Теоретическую базу для создания квантового компьютера разрабатывают сотрудники ННГУ
20 июня 2018
Новый подход, который в будущем сможет применяться для создания квантового компьютера, родился во время разговора двух физиков Университета Лобачевского — молодого ученого физического факультета Антона Конакова с доцентом Денисом Хомицким. Далее эта идея стала частью кандидатской диссертации, а позже ассистент кафедры теоретической физики физического факультета Антон Конаков подал заявку на президентский грант и выиграл его.
Размер гранта, полученного физиками Университета на дальнейшие исследования в области квантовых технологий на базе топологических изоляторов, составил 1,2 миллиона рублей. Срок реализации проекта, в разработке которого будут участвовать также студенты и аспиранты, — два года.
– Объяснить то, чем мы занимаемся, довольно сложно. Мы создаем теоретическую базу, на основе которой можно будет создавать новые технологии для практического применения. Сейчас в мире идет работа по созданию квантового компьютера, его разработкой занимаются в России, Австралии, Китае, Америке.
Один квантовый компьютер может решать некоторые задачи эффективнее и быстрее, чем многоядерный суперкомпьютер. Он имеет огромную емкость и может хранить значительно больше информации. Такой российские ученые создают на основе джозефсоновских кубитов (квантовых битов). Кубит — это аналог классического носителя информации, известного как обычный бит в компьютерах. Квантовый компьютер (в отличие от обычного) оперирует не битами (способными принимать значение либо 0 либо 1), а кубитами, имеющими одновременно значения и 0, и 1.
– Мы же предлагаем создание квантового компьютера на основе двумерных топологических изоляторов. Это особый тип материала, который внутри представляет собой диэлектрик (изолятор), а на поверхности проводит электрический ток. Эксперименты с ними начали проводиться 12 лет назад, и научные перспективы здесь очевидны, — рассказывает Антон Конаков.
Молодой ученый убежден в возможности создания полноценного квантового компьютера на пленке размером в несколько микрон. Сейчас же его размеры сопоставимы с обычным компьютером, но чтобы он работал, необходима огромная охлаждающая установка, которая может занимать площадь, сопоставимую с той, на которой располагались первые ЭВМ. Область интересов молодого ученого связана с физикой полупроводниковых наноструктур, фотоникой.
– Одна из научных задач, над которой работают физики во всем мире, и в том числе в ННГУ имени Н.И. Лобачевского, – это замена схем электронной передачи данных на фотонную (с помощью света). Как известно, преимущества скорости очевидны. Но нужно решить технологическую проблему — создать излучатель для такой передачи данных. Объектом для этих целей (источник или приемник фотонов) может стать кремневая квантовая точка, создание и свойства которой изучают в ННГУ с середины 90-х. Фундаментальная составляющая этих исследований соответствует мировому уровню. Но, чтобы перейти к практическому применению квантовых точек как излучателей, нужно разработать технологию, позволяющую ввести кремневые нанокристаллы в состав интегральных схем.
Эти исследования важны для создания новых электронных приборов, элементов памяти для компьютеров и гаджетов, фотодетекторов, светоизлучателей, элементов схем, которые нужны для передачи данных. Что касается конкретных разработок, то в их числе можно назвать работу ученых университета и их индийских партнеров над узкополосным ультрафиолетовым фотодетектором.
Недавно группа ученых ННГУ подала заявку на грант, связанный с актуальным сегодня направлением в биомедицине. Ученые предлагают использовать квантовые точки, как флуоресцентные маркеры для диагностики болезней человека. Как это будет работать, пока можно предполагать: например, кремневые нанокристаллы будут внедрять в организм человека, чтобы они находили зловредные раковые клетки, подсвечивая их.
04 апреля 2024
31 января 2024