Jau keliolika metų kvantiniai kompiuteriai yra vadinami šventuoju kvantinių technologijų graliu. Kuomet įprastinis kompiuteris turi atlikti tam tikras užduotis, jis jas gali apdoroti tiktai vieną po kitos. Visai neseniai fizikai aptiko, jog deimantai gali padėti žengti svarbų žingsnį kvantinio kompiuterio sukūrimo link.
Jau keliolika metų kvantiniai kompiuteriai yra vadinami šventuoju kvantinių technologijų graliu. Kuomet įprastinis kompiuteris turi atlikti tam tikras užduotis, jis jas gali apdoroti tiktai vieną po kitos. Visiškai priešinga situacija, kuomet kalbame apie kvantines mašinas, mat šios vienu metu gali užimti kelias skirtingas būsenas – tokiu būdu atsiranda galimybė išbandyti kelis uždavinio sprendimus iškart, o tai leidžia rasti teisingą atsakymą sparčiau, nei kada nors pajėgs įprastinis kompiuteris.
Visai neseniai fizikai aptiko, jog deimantai gali padėti žengti svarbų žingsnį kvantinio kompiuterio sukūrimo link. Vienos technologijos universitete (Austrija) tyrėjai susiejo mikrobangas su kvantinėmis deimanto būsenomis. Gauti rezultatai publikuoti žurnale „Physical Review Letters“.
Jau kurį laiką mokslininkai bando surasti kvantiniams kompiuteriams tinkamus darinius, tačiau šioje srityje didesnių postūmių nepavyko pasiekti. Buvo pasiūlytos kelios idėjos, kaip sukurti sistemas, galinčias išsaugoti kvantinę mechaninę informaciją, bet kvantinė informacija paprastai yra labai „trapi“ ir ją lengva sunaikinti. Kompiuteriui tinkama sudedamoji dalis turi atitikti keliolika skirtingų kriterijų. Ji turi pakeisti savo būseną labai sparčiai, be to, kvantinė būsena privalo išsilaikyti pakankamą laiko tarpą, kad būtų galima atlikti skaičiavimus. „Nėra vienos tokios sistemos, kuri tenkintų visus reikalavimus“, – pasakoja Johanesas Majeris (Johannes Majer). Jam ir jo vadovaujamai komandai pavyko susieti ir išnaudoti geriausias dviejų visiškai skirtingų kvantinių sistemų – mikrobangų ir deimantų – savybes.
Kvantinis lustas. Jo centre patalpintas mikrobangų rezonatorius ir juodasis deimantas.
Įprastiniuose kompiuteriuose yra sumontuota atmintinė ir procesorius. Procesoriaus paskirtis yra atlikti sparčius skaičiavimus, o atmintinės – įsimintai gautus rezultatus ilgesnį laiką. Sąsaja tarp dviejų skirtingų kvantinių sistemų, sujungtų viename kvantiniame luste Vienos technologijos universitete, yra ganėtinai panaši: greitos operacijos yra galimos dėl vadinamojo mikrobangų rezonatoriaus. Jo kvantinę būseną nusako mikrobangų fotonai. Mikrobangų rezonatorius yra susietas su plonyčiu deimanto sluoksniu, kuriame galima išsaugoti kvantines būsenas.
Juvelyriniams dirbiniams deimantas privalo būti grynas ir be defektų, tačiau kvantiniams eksperimentams reikalingos priešingos savybės. Čia mažyčiai įtrūkiai netgi pageidaujami. Kuomet azoto atomas įsispraudžia į taisyklingą deimanto anglies struktūrą, deimantas įgauna juodą spalvą, bet tuo pačiu įgyja savybę išsaugoti kvantines būsenas. „Mes galėtume parodyti, jog mūsų kvantiniame luste kvantines būsenas iš tikrųjų galima perduoti – iš mikrobangų į deimante esančius azoto atomų centrus“, – aiškina Robertas Amsusas (Robert Amsüss). Kuo daugiau azoto atomų dalyvauja kvantinės informacijos perkėlimo procese, tuo stabilesnės tampa deimantinės atmintinės.
Įdomu tai, jog paaiškėjo, kad kvantinę informaciją išsaugoti gali ir atomų branduolių judesio kiekio momentas. „Tai galėtų būti pirmasis žingsnelis konstruojant branduolių atminties įrenginį“, – optimistiškai siūlo J. Majersas. Tačiau visų pirmą reikėtų optimizuoti dabartinį deimantinio kvantinio lusto pavidalą. Visos reikalingos dalys yra vienoje vietoje, o tai suteikia galimybę atlikti patikimas operacijas.
