За синтетическими алмазами будущее!

Наука и жизньНаука

Алмазные решения для квантовых задач

Алексей Лагутенков

Необработанные синтетические алмазы, полученные по технологии HPHT. Эти красивые кристаллы годятся лишь для ювелирной промышленности. Съёмка под микроскопом, увеличение 40×. Фото Алексея Лагутенкова

Приблизительно за пятьсот лет до нашей эры человечество открыло для себя минерал, на постижение природы которого ушло почти две тысячи лет. По сравнению с иными драгоценными камнями он выглядел довольно скромно, поскольку его трудно было отполировать, разрезать и даже поцарапать другим материалом — настолько он был твёрд. Его даже расколоть удавалось не всегда. Древние греки назвали этот камень «адамас», что означает «неодолимый» или «неразрушимый». Нам он известен как алмаз.

В 1772 году великий французский учёный Антуан Лавуазье сфокусировал лучи солнца на алмазном кристалле и полностью сжёг его, получив углекислый газ. Тем самым он наглядно доказал, что алмаз имеет ту же природу, что и уголь, используемый для топки печей.

В то время огранённые алмазы — бриллианты — уже стоили дорого, поэтому на протяжении XVIII и XIX веков толпы химиков, физиков и магистров магии неустанно портили тонны каменного угля и прочих горючих материалов, безуспешно пытаясь превратить их в алмазы. Тогда вряд ли кому-то могло прийти в голову, что этот драгоценный минерал формируется в недрах Земли на глубинах 150—800 км, при давлении почти в 50 000 атм и температурах 1100—1800оС. На осознание этого факта людям понадобилось почти два столетия.

Первые искусственные алмазы синтезировали в 1950-х годах почти одновременно в Европе, США и СССР. Кристаллы получались мелкие и низкокачественные, но никто и не думал использовать те искусственные алмазы для ювелирного дела. Тогда мир нуждался в абразивах, и вряд ли какой-то другой материал лучше подходил для этих целей. Всего было изобретено четыре технологии синтеза алмазов, но лишь две из них имеют важное промышленное значение: HPHT (от англ. high pressure high temperature — синтез при высоком давлении и высокой температуре в специальных прессах) и CVD (от англ. chemical vapor deposition — химическое осаждение из газовой фазы в особых реакторах при пониженном давлении).

Научные знания ХХ века дали людям понимание, что алмаз — это гораздо больше, чем просто блестящая вставка в золотом колечке. Исключительная теплопроводность и отсутствие электрической проводимости этого минерала позволяют использовать его как идеальный теплоотвод в микроэлектронике. Линзы, созданные из алмаза, способны выдержать высокие температуры и огромные дозы радиации. Впрочем, наиболее интересные свойства «неразрушимого» были открыты лишь в XXI веке. Исследования последних лет говорят о том, что этот минерал может стать основой очень мощного квантового вычислителя.

Обычный компьютер имеет дело с единицей информации, называемой «бит». Это одноразрядная информационная ячейка, работающая по принципам двоичной системы исчисления и принимающая всего два значения: «0» или «1». В традиционной полупроводниковой электронике они реализованы на базе кремниевых транзисторов. Но количество информации, генерируемой человечеством, растёт с каждым годом всё быстрее, и никакие, даже самые мощные классические вычислительные машины не могут преуспеть в этой гонке. Однако теоретически возможны устройства, способные почти мгновенно обработать гигантские объёмы информации и дать ответ, — «квантовые компьютеры».

Статья не ставит задачу объяснить принципы работы квантовых компьютеров, заметим только, что они используют законы квантовой механики, и это делает их работу принципиально отличающейся от классических компьютеров. Они используют так называемые квантовые биты — «кубиты», которые способны вмещать больше информации: не только ноль и единицу, но и промежуточное значение, которое называется «суперпозиция» (см. «Наука и жизнь» № 1, 2001 г.).

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Дома без папы Дома без папы

Дарья Мельникова самоизолировалась на страницах MAXIM без масок и одежды

Maxim
Темная сторона погони за славой. Как обман и мистификация оборачиваются крахом репутации Темная сторона погони за славой. Как обман и мистификация оборачиваются крахом репутации

Во времена поголовного онлайн-присутствия личный бренд есть практически у всех

Forbes
Мы выбираем друг друга не случайно Мы выбираем друг друга не случайно

Выбор партнера предопределен всем предшествующим ходом нашей жизни

Psychologies
От студентки-хиппи до несостоявшегося президента: эволюция стиля Хиллари Клинтон От студентки-хиппи до несостоявшегося президента: эволюция стиля Хиллари Клинтон

Трудно в это поверить, но когда-то Хиллари Клинтон была студенткой-хиппи

Cosmopolitan
Вспоминая «Пасвик» Вспоминая «Пасвик»

Вся живая природа Севера подчинена жёсткому ритму

Наука и жизнь
Начали петь сольно и не прогадали: экс-участники групп, ставшие суперзвездами Начали петь сольно и не прогадали: экс-участники групп, ставшие суперзвездами

Эти парни научились собирать полные стадионы в одиночку

Cosmopolitan
Орудия пыток Орудия пыток

Для допросов с применением пыток были придуманы самые разные приспособления

Дилетант
Как Йозеф Менгеле — «Ангел смерти из Освенцима», ставивший эксперименты над людьми — избежал наказания (отрывок из книги) Как Йозеф Менгеле — «Ангел смерти из Освенцима», ставивший эксперименты над людьми — избежал наказания (отрывок из книги)

Сын Менгеле, нашедший его в Бразилии, задает ему страшные вопросы

Esquire
Гюстав Флобер Гюстав Флобер

Гюстав Флобер глазами Дмитрия Быкова

Дилетант
Риз Уизерспун. Блондинка вне закона Риз Уизерспун. Блондинка вне закона

Возможно, в сутках Риз Уизерспун не менее тридцати шести часов

Караван историй
Сила слова Сила слова

«Искусственный интеллект нужен человеку» – сообщил нам искусственный интеллект

Популярная механика
Почему женщина не хочет детей, и что делать мужчине? Основные причины и советы Почему женщина не хочет детей, и что делать мужчине? Основные причины и советы

Что делать, если девушка не хочет детей, а ты всегда мечтал о ребенке?

Playboy
Путь к миллиарду: с чего начинали Дональд Трамп, Михаил Прохоров и сэр Брэнсон Путь к миллиарду: с чего начинали Дональд Трамп, Михаил Прохоров и сэр Брэнсон

Путь к миллиарду самых эксцентричных представителей списка Forbes

Forbes
Первая курица Первая курица

Самый распространенный вид домашней птицы обрел историческую родину

Огонёк
Большое Никитское отступление Большое Никитское отступление

Знаменитая усадьба в центре Москвы может превратиться в большую стройку

Огонёк
Болотоведы за четыре года нагрели болото и превратили его в источник парниковых газов Болотоведы за четыре года нагрели болото и превратили его в источник парниковых газов

Потепление сделало болота источниками эмиссии парниковых газов

N+1
Правила жизни Уиллема Дефо Правила жизни Уиллема Дефо

Актер, Эпплтон, США, 65 лет

Esquire
Физики собрали 128-кубитный чип на фотонной интегральной схеме Физики собрали 128-кубитный чип на фотонной интегральной схеме

Изготовлен 128-кубитный чип — наиболее крупное на сегодня устройство такого типа

N+1
Чтение выходного дня: отрывок из романа, ставшего основой сериала Apple TV+ «Грейхаунд» с Томом Хэнксом Чтение выходного дня: отрывок из романа, ставшего основой сериала Apple TV+ «Грейхаунд» с Томом Хэнксом

Фрагмент из романа Сесила Скотта Форестера «“Грейхаунд”, или Добрый пастырь»

Esquire
Как легко бросить курить? 8 способов, которые работают Как легко бросить курить? 8 способов, которые работают

Эффективные приемы, помогающие бросить курить раз и навсегда

Playboy
Как ухаживать за жирной кожей Как ухаживать за жирной кожей

Объясняем, почему вам нужно выбросить мыло и забыть про скрабы

GQ
10 советов для интенсивного и яркого оргазма 10 советов для интенсивного и яркого оргазма

Оргазм кажется нам обязательным завершением любого сексуального акта

Psychologies
via / feat. / vs — хитрости использования заимствованных предлогов и союзов via / feat. / vs — хитрости использования заимствованных предлогов и союзов

Пиши на латинице gramotno!

Maxim
Почему тебе не дарят подарки? Алина Фаркаш о возможных причинах Почему тебе не дарят подарки? Алина Фаркаш о возможных причинах

Почему все женщины делятся на тех, кому покупают подарки, и тех, кому нет?

Cosmopolitan
Легкие люди: Алина Фаркаш о том, почему одним живется легко, а другим - трудно Легкие люди: Алина Фаркаш о том, почему одним живется легко, а другим - трудно

Почему для одних жизнь — вечная борьба, а для других — дождь из подарков судьбы?

Cosmopolitan
Как $10 млрд от Баффета помогут энергетикам из США получать миллионы кубометров газа из навоза Как $10 млрд от Баффета помогут энергетикам из США получать миллионы кубометров газа из навоза

Dominion Energy превращается в гиганта возобновляемой энергетики

Forbes
И без пластики обошлись: звезды с птозом верних век, которых это не смущает И без пластики обошлись: звезды с птозом верних век, которых это не смущает

Некоторые знаменитости не комплексуют и умеют превращать недостатки в изюминку

Cosmopolitan
#пронауку: что такое лукизм и как он влияет на оценку окружающих #пронауку: что такое лукизм и как он влияет на оценку окружающих

Почему некоторые автоматически судят о личности по физической красоте?

РБК
Будущее института выборов в России Будущее института выборов в России

Июль 2020 можно считать поминками по хоть сколько-то свободным выборам

СНОБ
Это шутка? Настой базилика и другие «странные» советы звезд по уходу за волосами Это шутка? Настой базилика и другие «странные» советы звезд по уходу за волосами

Самые странные советы селебрити об уходе за волосами

Cosmopolitan
Открыть в приложении