Компьютерра, 2008 № 23 (739) - страница 9
Еще один шаг на пути к практическим квантовым вычислениям сделали ученые из Штутгартского университета при поддержке коллег из США и Японии. Им впервые удалось при комнатной температуре надежно запутать три ядра атомов углерода-13 в решетке алмаза.
Как известно, запутанные квантовые состояния частиц лежат в основе любых квантовых технологий. И чем больше частиц удастся запутать, тем мощнее получится квантовый вычислитель. Однако создать такие квантовые состояния, а потом еще и манипулировать ими очень трудно, поскольку взаимодействие квантовых частиц со своим окружением быстро возвращает все к исходному состоянию.
Рекорд здесь принадлежит системам из ионов кальция, которых удалось запутать сразу восемь, и фотонам, которых пока запутали только пять.
Системе из ядер атомов углерода вроде бы далеко до этих показателей - их удалось запутать лишь три, зато она работает при комнатной температуре и остается запутанной в течение миллисекунд, что уже позволяет выполнить достаточно сложные квантовые расчеты.
Этот метод создания запутанных состояний нельзя считать совершенно новым. Ученые использовали синтетический алмаз с большим процентом атомов изотопа углерода-13. В некоторых узлах кристаллической решетки атомы углерода замещали атомами азота, которые создавали дефекты с одним лишним электроном. Поскольку лишний электрон азота активно взаимодействует с соседними ядрами атомов углерода, облучение его лазером позволяло загнать ядро углерода в нужное квантовое состояние, а затем импульсами магнитного поля на радиочастотах перепутывать квантовые состояния соседних ядер. Эта технология похожа на хорошо известную технику ядерного магнитного резонанса и во многом заимствует ее достижения. В то же время она вынуждена использовать лишние электроны азота в качестве своеобразных посредников, что заметно усложняет метод и мешает запутать большее количество ядер.
Исследователи, однако, не сдаются. Уж больно хорош алмаз в качестве основы для квантовых вычислений. И в ближайших планах научной группы - перепутать пять или даже шесть ядер атомов углерода, обставив по этому показателю фотоны. ГА
Очередной амбициозный проект предложили ученые NASA из Центра космических полетов Годдарда (Goddard Space Flight Center) в Гринбелте, штат Мэриленд. По их оценкам, самую тяжелую деталь современного оптического телескопа - главное зеркало - нетрудно изготовить прямо на Луне из небольшого количества углеродных нанотрубок, эпоксидной смолы и лунной пыли.
Такие телескопы могли бы произвести революцию в астрономии.
Хорошо проработанного проекта у ученых пока нет, но они готовы им заняться. Зато уже есть образец зеркала диаметром 30 см, изготовленный по предложенной технологии. Для этого из нанотрубок, смолы и смеси пород, имитирующей лунную пыль, ученые приготовили нечто похожее на бетон и отлили из него заготовку.
Оказывается, свойства такого бетона вполне подходят для зеркал телескопов. Затем на поверхность заготовки наносят эпоксидную смолу и начинают быстро вращать так, чтобы смола растеклась в идеальный параболоид. Параболоид покрывают тонким отражающим слоем алюминия, и зеркало готово.
Например, для изготовления зеркала диаметром 2,4 м, как у орбитального телескопа Hubble, потребуется 600 кг лунной пыли, 60 кг эпоксидной смолы, 6 кг углеродных нанотрубок и всего несколько грамм алюминия. То есть пыль дает очевидную экономию, так как на Луну придется везти почти на порядок меньше материалов.
А какие захватывающие перспективы открываются! Поскольку на Луне сила тяжести в шесть раз меньше, чем на Земле, становится реальным изготовление телескопов с диаметром зеркала до полусотни метров, тогда как, например, установленный на Канарских островах гигантский телескоп имеет зеркало диаметром 10,4 м.
Стабильная лунная поверхность и отсутствие атмосферы позволит такому телескопу легко разглядеть у ближайших звезд планетные системы, надежно измерять расстояния до космических объектов и в целом лучше понять эволюцию Вселенной. Да и многие другие области астрофизики выйдут на качественно иной уровень.
