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

11 способов становиться немного умнее каждый день 11 способов становиться немного умнее каждый день

Интеллект, как и тело, требует правильного питания и регулярных тренировок

Psychologies
Самые культурные дачные поселки Самые культурные дачные поселки

Какой была дачная жизнь подмосковных поселков?

Культура.РФ
Недопустимый TON Недопустимый TON

Криптовалютный проект Павла Дурова был высоко оценен инвесторами

Forbes
Моделирование указало на десятки активных вулканических структур на Венере Моделирование указало на десятки активных вулканических структур на Венере

На Венере все еще происходят внутренние геологические процессы

N+1
Драгоценное зернышко Драгоценное зернышко

Золотодобыча в современных условиях

Популярная механика
Я подбираю котов и нахожу им дом Я подбираю котов и нахожу им дом

«Вот уже лет восемь я подбираю на улице котов и нахожу им дом»

Домашний Очаг
Опрично-земские порядки в российской истории Опрично-земские порядки в российской истории

В чем причины и содержание очередного поражения русской демократии

Дилетант
8 обязательных фильмов о самураях 8 обязательных фильмов о самураях

Про самураев снято немало картин, а некоторые — шедевры мирового кинематографа

Maxim
Финалистки конкурса «Девушка года Playboy-2018» Финалистки конкурса «Девушка года Playboy-2018»

Финалистки конкурса «Девушка года Playboy-2018»

Playboy
Сколько тебе нужно белка, чтобы нарастить мышечную массу? Ответы на главные вопросы о протеине Сколько тебе нужно белка, чтобы нарастить мышечную массу? Ответы на главные вопросы о протеине

Сколько именно протеина стоит съедать для заветного результата?

Playboy
Почему взрываются звёзды? Почему взрываются звёзды?

На первый взгляд звёздное небо представляется неизменным многие века

Наука и жизнь
Эволюция женщины в кино: домохозяйка, милашка, карьеристка, супергероиня Эволюция женщины в кино: домохозяйка, милашка, карьеристка, супергероиня

Чего только не натерпелись главные героини за историю кино

Cosmopolitan
Не дайте одежде все разболтать: советы стилиста Не дайте одежде все разболтать: советы стилиста

Как с помощью одежды транслировать окружающим именно то, что вы хотите

Psychologies
Метеозависимость: что это такое и как с этим жить Метеозависимость: что это такое и как с этим жить

Многие из нас при малейшей смене погоды чувствуют недомогание

Esquire
Как увеличить системный раздел диска в Windows 10 Как увеличить системный раздел диска в Windows 10

Что делать, если у вас заканчивается память в системном разделе Windows 10?

CHIP
Миссия подводного робота Миссия подводного робота

Беспилотник опускается на дно Марианской впадины

Популярная механика
Тайны Воронцовского дворца Тайны Воронцовского дворца

История Воронцовского дворца от графской семьи до государственной дачи

Караван историй
Морским и пресноводным рыбам пообещали проблемы с размножением к концу века Морским и пресноводным рыбам пообещали проблемы с размножением к концу века

Около 60% рыб к 2100 году окажутся в неприемлемых для них температурных условиях

N+1
Физики создали мультиинструмент для изучения квантовых материалов Физики создали мультиинструмент для изучения квантовых материалов

Физики создали прибор для изучения свойств квантовых материалов

N+1
7 мест, в которые нужно сходить в Ростове-на-Дону 7 мест, в которые нужно сходить в Ростове-на-Дону

Едете в Ростов-на-Дону? Берите с собой удобную обувь

GQ
Арабская экспансия в космос: зачем ОАЭ отправляют зонд к Марсу Арабская экспансия в космос: зачем ОАЭ отправляют зонд к Марсу

В ночь на 15 июля стартует первый марсианский зонд, созданный ОАЭ

Forbes
Наши ребята! Харди, Лоу, Шварценеггер, Кейдж и другие актеры в роли русских Наши ребята! Харди, Лоу, Шварценеггер, Кейдж и другие актеры в роли русских

Кто из знаменитых иностранцев играл русских - и как это у них получилось

Cosmopolitan
Лукоморье и еще 6 сказочных стран, которые существовали на самом деле Лукоморье и еще 6 сказочных стран, которые существовали на самом деле

Эти страны из сказок и летописей существовали в реальности

Maxim
Мартину Шину - 80! Мартину Шину - 80!

Чем знаменит Мартин Шин?

Cosmopolitan
Ольга Рыжкова: «На съемочной площадке посмотрела на мужа другими глазами» Ольга Рыжкова: «На съемочной площадке посмотрела на мужа другими глазами»

Актриса Ольга Рыжкова рассказала о том, как справилась с детскими комплексами

Grazia
Последняя из «Унесенных ветром». Вспоминаем Оливию де Хэвилленд Последняя из «Унесенных ветром». Вспоминаем Оливию де Хэвилленд

За что Оливию де Хэвилленд чтили в Голливуде и почему называли легендой

РБК
Отрывок из книги Дениса Миллера «Кодекс Арафской дуэли» Отрывок из книги Дениса Миллера «Кодекс Арафской дуэли»

Первая глава нового фэнтезийного романа для подростков Дениса Миллера

СНОБ
Time (США): десять лучших штуковин десятилетия Time (США): десять лучших штуковин десятилетия

Cписок важнейших устройств, вошедших в нашу жизнь за прошедшее десятилетие

ИноСМИ
Мечты о «китайском Disney», буддийском покое и жизни без страданий: история китайского миллиардера Чэня Тяньцяо Мечты о «китайском Disney», буддийском покое и жизни без страданий: история китайского миллиардера Чэня Тяньцяо

Чэнь Тяньцяо стал миллиардером в 30 лет, а затем ушёл в благотворительность

VC.RU
Колыбель цивилизации: 8 самых крутых вулканов Солнечной системы Колыбель цивилизации: 8 самых крутых вулканов Солнечной системы

Астрофизики уверены — вулканическая активность способствует появлению жизни

Популярная механика
Открыть в приложении