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
Создатели MSQRD рассказали об уходе из Facebook и новом проекте Loóna, в который уже инвестировала Наталья Водянова Создатели MSQRD рассказали об уходе из Facebook и новом проекте Loóna, в который уже инвестировала Наталья Водянова

Интервью с создателями приложения, которое помогает уснуть

VC.RU
Лена Горностаева Лена Горностаева

Какую часть мужского тела Лена Горностаева считает самой сексуальной?

Playboy
Мох спрятался от климата пустыни Мохаве под полупрозрачными кусками кварца Мох спрятался от климата пустыни Мохаве под полупрозрачными кусками кварца

Микроубежища для тех видов мхов, которым местный климат плохо подходит

N+1
Вспоминая «Пасвик» Вспоминая «Пасвик»

Вся живая природа Севера подчинена жёсткому ритму

Наука и жизнь
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
Сила слова Сила слова

«Искусственный интеллект нужен человеку» – сообщил нам искусственный интеллект

Популярная механика
Борьба с депрессией: духовные практики Борьба с депрессией: духовные практики

В Дао духовное развитие связано со здоровьем тела и эмоциональным фоном

Psychologies
Сыск об упрямом старичке Сыск об упрямом старичке

Коллекция следственных протоколов Руси разных веков

Дилетант
Тайна перевала Дятлова: от реальности к мифу Тайна перевала Дятлова: от реальности к мифу

Каковы были основные этапы трагедии на перевале Дятлова?

Esquire
Достучаться до небес Достучаться до небес

Заключенный концлагеря угоняет с их секретной военной базы бомбардировщик

Вокруг света
Самые неадекватные проявления любви к президентам на постсоветском пространстве Самые неадекватные проявления любви к президентам на постсоветском пространстве

Конкурс песни и лести для власти объявляется открытым!

Maxim
Мы с Шерлоком Холмсом Мы с Шерлоком Холмсом

Его голос и гордый профиль мы узнаем из тысяч!

Лиза
Настоящая «Лолита» — совратитель притворялся ее отцом и жил с ней 2 года Настоящая «Лолита» — совратитель притворялся ее отцом и жил с ней 2 года

Что же делал пятидесятилетний Ласалле с одиннадцатилетней Салли?

Cosmopolitan
7 самых изощренных пыток в истории 7 самых изощренных пыток в истории

Средневековье прошло, но мир по-прежнему обожает читать про пытки

Maxim
Люди создают животных, не способных жить: жертвы селекции в XXI веке Люди создают животных, не способных жить: жертвы селекции в XXI веке

Мы привыкли думать, что селекция направлена на улучшение качеств животных

Популярная механика
10 лучших врачей-психопатов в кино 10 лучших врачей-психопатов в кино

Рейтинг врачей-психопатов в кино, которые практикуют изощренные убийства.

Maxim
RFID-метки помогли автоматизировать сбор снимков для распознавания птиц RFID-метки помогли автоматизировать сбор снимков для распознавания птиц

Птиц очень удобно распознавать по спинке — с точностью выше 90 процентов

N+1
У вас мэтч: 5 секретов оформления профиля в дейтинговом приложении У вас мэтч: 5 секретов оформления профиля в дейтинговом приложении

Как презентовать себя в Тиндере, чтобы получать больше мэтчей

Playboy
Ламповые цветы Ламповые цветы

Как грибы подарили свет растениям

Популярная механика
Секс и наука: все главные факты об удовольствии Секс и наука: все главные факты об удовольствии

5 фактов о сексе, которые с научной точки зрения объясняют, почему он так хорош

Популярная механика
Пол Маккартни о создании песни Beautiful Night: «Годы – это чертовски эмоциональная штука» Пол Маккартни о создании песни Beautiful Night: «Годы – это чертовски эмоциональная штука»

Легендарный певец рассказывает о треке из альбома Flaming Pie

GQ
Закономерности движения молекулярного газа объяснят появление звездных «колыбелей» Закономерности движения молекулярного газа объяснят появление звездных «колыбелей»

Астрономы изучили движение молекулярного газа в Млечном пути

N+1
La Vanguardia (Испания): полезно ли есть больше двух яиц в неделю? La Vanguardia (Испания): полезно ли есть больше двух яиц в неделю?

Сколько яиц можно есть и как рекомендуют их употреблять?

ИноСМИ
Лекарства с морского дна: зачем внук Капитана Кусто строит «подводную МКС» за $135 млн Лекарства с морского дна: зачем внук Капитана Кусто строит «подводную МКС» за $135 млн

Внук знаменитого океанографа Жака-Ива Кусто решил продолжить семейное дело

Forbes
Как Прага стала главным городом для «шпионских игр» Как Прага стала главным городом для «шпионских игр»

Почему Чехия не такое уж удивительное место для шпионских игр

СНОБ
Правде в глаза Правде в глаза

Никита Ефремов — о главной роли в сериале «Хороший человек»

Vogue
Сиреневые сады Леонида Колесникова Сиреневые сады Леонида Колесникова

Человек, который больше собственной жизни любил сирень

Караван историй
Как сохранить самоуважение во времена больших перемен Как сохранить самоуважение во времена больших перемен

Как не скатиться к негативному самовосприятию во время жизненного кризиса?

Psychologies
20 вопросов к Дэнни Трехо 20 вопросов к Дэнни Трехо

Дэнни Трехо рассказал, чему он научился в тюрьме и когда в последний раз плакал

Playboy
Открыть в приложении