Новый подход, который в
будущем сможет применяться для создания квантового компьютера, родился
во время разговора двух физиков Университета Лобачевского — молодого
ученого 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.
Источник: Официальный сайт ННГУ