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
Дети — это слишком? Дети — это слишком?

Что делать, если твой мужчина категорически не хочет детей

Лиза
Переступить порог рейхстага Переступить порог рейхстага

История главного исторического здания Берлина

Наука и жизнь
Зубатые и усатые киты независимо приобрели сходные черты Зубатые и усатые киты независимо приобрели сходные черты

Ученые нашли почти полный скелет крупного дельфина Ankylorhiza tiedemani

N+1
Идея! Оставлять чаевые Идея! Оставлять чаевые

Учись правильно благодарить тех, кто оказывает тебе услуги

Maxim
Суперъяхты из «старых калош»: лодки богатейших людей мира, переделанные из военных кораблей и гражданских судов Суперъяхты из «старых калош»: лодки богатейших людей мира, переделанные из военных кораблей и гражданских судов

Зачем миллиардеры тратят деньги на перестройку старых лодок

Forbes
Два века путешествий Два века путешествий

Русское географическое общество и его архив – собрание редчайших документов

Вокруг света
6 событий, случившихся всего раз в истории 6 событий, случившихся всего раз в истории

Знаете ли вы, что Миссисипи повернула вспять и какое-то время в другую сторону?

Популярная механика
Робот – лучший повар Робот – лучший повар

Намучившись с самодеятельной кулинарией, он решил поручить эти заботы технике

Популярная механика
5 вымышленных животных, оказавшихся настоящими: от мифа к науке 5 вымышленных животных, оказавшихся настоящими: от мифа к науке

Некоторые существа, населяющие нашу планету, выглядят слишком фантастически

Популярная механика
Достучаться до небес Достучаться до небес

Заключенный концлагеря угоняет с их секретной военной базы бомбардировщик

Вокруг света
Не только «Рик и Морти»: почему мультсериалы для взрослых захватили онлайн-платформы Не только «Рик и Морти»: почему мультсериалы для взрослых захватили онлайн-платформы

Анимационные сериалы давно создаются не только для детей

Forbes
История самого известного наряда Жаклин Кеннеди — розового костюма, в котором она была в день убийства мужа История самого известного наряда Жаклин Кеннеди — розового костюма, в котором она была в день убийства мужа

Аккуратный розовый костюм Жаклин Кеннеди, вошедший в историю

Esquire
У ваших ног У ваших ног

Советы по уходу за ногами от лучших подологов и подиатров

Glamour
Дарья Шпаликова. Завещание Дарья Шпаликова. Завещание

Дарья Шпаликова рассказывает о своей жизни, родителях и карьере

Караван историй
«Дорогой, теперь ты мой»: о чем мы на самом деле ссоримся на кухне «Дорогой, теперь ты мой»: о чем мы на самом деле ссоримся на кухне

Из-за чего на самом деле мы ссоримся, споря о немытой посуде?

Psychologies
Кровавый путь самурая: обзор на игру Ghost of Tsushima — увлекательную, но слегка запоздавшую Кровавый путь самурая: обзор на игру Ghost of Tsushima — увлекательную, но слегка запоздавшую

Ghost of Tsushima — игра о самурае, освобождающем японские острова от орды

Esquire
Травмоприношение Травмоприношение

Василий Корецкий о «Нимани» как наследнице Тарковского и Лакана

Weekend
Цой жив Цой жив

Виктор Цой погиб в автокатастрофе в Юрмале 15 августа 1990 года

Esquire
Самые странные, яркие и сумасшедшие увлечения российского бизнеса Самые странные, яркие и сумасшедшие увлечения российского бизнеса

Дмитрий Волков — о хобби, которые стали занимать больше времени, чем работа

СНОБ
Когда «плохие слова» хороши для психики Когда «плохие слова» хороши для психики

Ругаться — это плохо или хорошо?

Psychologies
Стиль богатой женщины: какую обувь выбирают обладательницы миллионов на счету Стиль богатой женщины: какую обувь выбирают обладательницы миллионов на счету

Какую обувь носят наши богатые современницы

Cosmopolitan
Сухие и ломкие волосы у мужчин: причины и советы по уходу Сухие и ломкие волосы у мужчин: причины и советы по уходу

Когда вместо шевелюры — пучок сухого сена

Playboy
Это не ваше дело! Вопрос, который нельзя задавать женщинам Это не ваше дело! Вопрос, который нельзя задавать женщинам

Чего ты ждешь? Часики-то тикают!

Cosmopolitan
5 укусов насекомых, которые нельзя игнорировать (могут возникнуть осложнения) 5 укусов насекомых, которые нельзя игнорировать (могут возникнуть осложнения)

Будь начеку с этими насекомыми!

Playboy
#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
Алкогений: Леонид Филатов Алкогений: Леонид Филатов

О поэте, актере и писателе Леониде Филатове никогда не ходило алкогольных баек

Maxim
Ушла вслед за мамой: трагедия дочери Уитни Хьюстон — Бобби Кристины Браун Ушла вслед за мамой: трагедия дочери Уитни Хьюстон — Бобби Кристины Браун

Бобби практически повторила трагическую судьбу своей легендарной матери

Cosmopolitan
Иллюстратор Светлана Муллари — о работе над дудлом Google, посвященным советскому режиссеру, автору Иллюстратор Светлана Муллари — о работе над дудлом Google, посвященным советскому режиссеру, автору

О Татьяне Лиозновой — важном режиссере для истории кинематографа XX века

Esquire
Кормилица королевы Виктории убила шестерых собственных детей Кормилица королевы Виктории убила шестерых собственных детей

В 1854 году Мэри Энн Бро посреди ночи перерезала горло собственным детям

Cosmopolitan
Открыть в приложении