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

Судьба разведчика Судьба разведчика

Под покровом секретности на Урале в 1962 году случился международный скандал

Популярная механика
Игнорируйте «нет», приспосабливайтесь к рынку и не бойтесь саморазрушения: уроки Джеффа Безоса во время создания Kindle Игнорируйте «нет», приспосабливайтесь к рынку и не бойтесь саморазрушения: уроки Джеффа Безоса во время создания Kindle

Дэн Роуз о том, чему научился во время работы с основателем Amazon

VC.RU
Издалека Издалека

Фантастическая повесть

Наука и жизнь
10 шагов к успешной карьере 10 шагов к успешной карьере

Эти психологические приемы помогут на пути к достижению желанной цели

Psychologies
Вспоминая «Пасвик» Вспоминая «Пасвик»

Вся живая природа Севера подчинена жёсткому ритму

Наука и жизнь
Воздушные знаки: всё, что тебе надо знать о Близнецах, Весах и Водолеях Воздушные знаки: всё, что тебе надо знать о Близнецах, Весах и Водолеях

В чем сильные и слабые стороны воздушных знаков?

Cosmopolitan
Ураган Миранда Ураган Миранда

Миранда Керр. Австралийская супермодель, мать двоих детей и жена миллиардера

Maxim
5 легендарных мечей средневековой Европы 5 легендарных мечей средневековой Европы

Истории знаменитых клинков и их владельцев, живших во времена Средневековья

Популярная механика
Сколько можно спать? Сколько можно спать?

Еще несколько сотен лет назад европейцы спали дважды за сутки

Популярная механика
Мы публикуем рецепт секретного допинг-коктейля российских олимпийцев «Дюшес» Мы публикуем рецепт секретного допинг-коктейля российских олимпийцев «Дюшес»

Отрывок из мемуаров Григория Родченкова – главного информатора WADA

GQ
Достучаться до небес Достучаться до небес

Заключенный концлагеря угоняет с их секретной военной базы бомбардировщик

Вокруг света
Можно я вас обниму? Можно я вас обниму?

Интервью с театральным режиссером и создателем «Театра вкуса» Юрой Макеевым

Seasons of life
Монофелиты: сколько у Христа воль Монофелиты: сколько у Христа воль

Что такое монофелитство?

Weekend
ЗИС-110 vs Packard 180: как в СССР содрали американский “членовоз” ЗИС-110 vs Packard 180: как в СССР содрали американский “членовоз”

Любимый автомобиль Сталина — Packard 180 или ЗИС-110?

Популярная механика
Платья для нимф, улиток и статуй в память о художницах-сюрреалистках Платья для нимф, улиток и статуй в память о художницах-сюрреалистках

Марина Прохорова о Christian Dior haute couture сезона FW 2020/21

Weekend
Expressen (Швеция): шесть проблем, которые портят сон Expressen (Швеция): шесть проблем, которые портят сон

Почему вы плохо спите?

ИноСМИ
Переселение и прививки защитят кустарниковую сойку от лихорадки Западного Нила Переселение и прививки защитят кустарниковую сойку от лихорадки Западного Нила

Резервная популяция островной кустарниковой сойки снизит риск ее вымирания

N+1
Топ-10 любопытных фактов об одном из лучших драматических сериалов «Это мы» Топ-10 любопытных фактов об одном из лучших драматических сериалов «Это мы»

«Это мы» — одна из самых сильных драматических историй

Playboy
Лесник Лесник

Лесничий Петер Вольлебен объясняет, почему деревья — разумные существа

Seasons of life
Утвердили — и отказали: Гослинг, Сталлоне и другие актеры, уволенные со съемок Утвердили — и отказали: Гослинг, Сталлоне и другие актеры, уволенные со съемок

То, что актера утвердили на роль, еще не значит, что он ее сыграет

Cosmopolitan
Пора начать путешествовать по России Пора начать путешествовать по России

Как провести отпуск, не выезжая за границу?

GQ
Готовь батарею летом: как быть, чтобы автоаккумулятор не подвёл зимой Готовь батарею летом: как быть, чтобы автоаккумулятор не подвёл зимой

Проблемы с аккумуляторами автомобилей начинаются летом

Популярная механика
Правила жизни Жаклин Кеннеди-Онассис Правила жизни Жаклин Кеннеди-Онассис

Правила жизни первой леди США с 1961 по 1963 год

Esquire
В России впервые вырастили монокристаллический слиток оксида галлия В России впервые вырастили монокристаллический слиток оксида галлия

Ученые получили полупроводник, который можно использовать в силовой электронике

Популярная механика
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
Правила жизни Бенедикта Камбербэтча Правила жизни Бенедикта Камбербэтча

Актер, Лондон, 44 года

Esquire
Не радиация и не холод: главная незримая угроза для человека в космосе Не радиация и не холод: главная незримая угроза для человека в космосе

Почему в космосе микробы могут быть смертельно опасными

Популярная механика
9 трюков, которые сделают поцелуи приятнее (вам обоим понравится) 9 трюков, которые сделают поцелуи приятнее (вам обоим понравится)

Прокачай сладкий скилл!

Playboy
«Третий рейх. 16 историй о жизни и смерти» «Третий рейх. 16 историй о жизни и смерти»

Отрывок из книги «Третий рейх. 16 историй о жизни и смерти»

N+1
Моя попытка #5: как оправдать свои ожидания от интернет-знакомств Моя попытка #5: как оправдать свои ожидания от интернет-знакомств

Какие ожидания от онлайн-партнера могут оправдаться, а о каких стоит забыть

Cosmopolitan
Открыть в приложении