Лучшие друзья квантовых компьютеров – алмазные “провода

Прелесть квантового компьютера в том, что он способен выполнять такие задачи, которые практически невыполнимы для традиционных компьютеров, например, взлом очень длинных криптографических ключей.

Квантовые компьютеры содержат кубиты информации в квантовых характеристиках системы, к примеру, один фотон или облако атомов газа в газе. Алмазы можно использовать для излучения одиночных протонов и создания кубитов, записывая информацию на их квантовое состояние.

Более того, алмазы способны защищать фотоны от внешних воздействий, предотвращая нежелательные изменения хранящихся данных. И в отличие от других технологий, которые требуют мощного охлаждения, алмаз действует при комнатной температуре.

Все существенные элементы для квантового компьютера присутствуют в алмазе, считает Стивен Проэр (Steven Prawer) из университета Мельбурна, Австрия.



Всего одно ‘но’

До сих пор не удавалось создать алмазные каналы связи, которые могли бы управлять кубитами и производить с ними операции.  

Проэр совместно с коллегой Франсуа Ладосье (Francois Ladouceur) из университета Нового Южного Уэльса, Сидней, изобрёл алмазные ‘провода’, чтобы направлять фотоны. На плоской алмазной поверхности с помощью ионов вытравливаются канавки шириной 4.5 микрометров с высотой края 1.5 микрометра. Образуется канал, по которому движется свет, отражаясь от внутренней поверхности и трёх приподнятых стенок. Хотя, он может просочиться сквозь дно канавки вовнутрь структуры алмаза.

Чтобы устранить эту проблему (утечку), учёные обработали края канавки активными ионами гелия, которые превратили нижний слой алмаза в графит. Затем графит был стравлен с помощью кислоты, оставив под алмазной канавкой пространство, заполненное воздухом, таким образом, протечка была изолирована, а канавка превратилась в почти совершенный световод.

Канавки могут быть длиной до нескольких миллиметров, больше чем достаточно для соединения компонентов алмазного квантового компьютера.

Следующим шагом является возможность объединять кубиты, т.е. создать световоды, которые разделяются на два, а затем вновь соединяются.

Алмазные световые 'провода' могут иметь и другие применения, к примеру, направлять интенсивное ультрафиолетовое излучение, что не под силу другим материалам. Это можно использовать в стерилизации продуктов питания или медицинского оборудования.