Российские ученые совместно с зарубежными физиками создали нано-алмазы, свойства которых позволяют им стать главным компонентом квантовых компьютеров в будущем.

Новое слово в будущем

Об этом новшестве сообщило сразу три журнала: Journal of Luminescence, Nanotechnology и Scientific Reports. Александр Образцов из МГУ им. Ломоносова поясняет методику изготовления этих алмазов:

«Суть нашего метода состоит в использовании хорошо известной закономерности, определяющей формирование пленок из кристаллитов вытянутой формы. Из них, например, часто состоит лед на поверхности озер, что можно увидеть при его таянии».

Создаваемые алмазы и бриллианты — кристаллы, которые состоят из атомов углерода. Важно отметить, что высокая прочность связей между ними делает создаваемые камни прочными и тугоплавкими материалами, которым нет аналогов на Земле. Так, российские синтетические алмазы выдерживают нагрузки, превышающие давление в центре Земли примерно в три раза.

Александр Образцов также замечает, что фокус внимания ученых, инженеров и промышленников постепенно смещается с механических свойств синтетических драгоценных камней, о чем известно уже давно, на их уникальные квантовые характеристики, которые позволяют использовать алмазы в качестве сверхстабильных ячеек памяти квантовых компьютеров.

Особенности новых кристаллов

Образцов также поясняет, что лучшая форма алмазов для квантовых компьютеров — игольчатая, нитевидная или пирамидальная. Обычные алмазы можно отшлифовать так, как требуется, но учитывая их нано-размеры, операция эта крайне дорогостоящая. Поэтому наши физики смогли разработать методику, которая позволяет изначально придавать алмазам желаемую форму, используя принципы, по которым в лужах формируются кристаллы льда. Причем «сырьем» для таких нитевидных алмазов служат «бракованные» кристаллы, которые раньше выкидывали при работе.

Сотрудник МГУ поясняет, что достаточно нагреть пленку, в которой они формируются, чтобы испарилось все лишнее, и остались только тугоплавкие микрокристаллы. Этот способ позволяет производить новые алмазы нужной формой в массовом порядке, то есть открывает путь к промышленному производству. При этом можно заранее «настраивать» нужные параметры будущих алмазов и кристаллов, чтобы регулировать их оптические и физические свойства.

Ученые из МГУ отмечают, что эти кристаллы можно использовать в качестве наконечника в электронных микроскопах, нано-скальпелей, источников света, а также в кубитах — ячейках памяти квантовых компьютеров, превосходящих современные во много раз. На данный момент такие кристаллы реализуют некоторые отечественные и зарубежные компании, правда, не в промышленном масштабе.