0
2649
Газета Наука Печатная версия

25.10.2017 00:01:00

Квантовая революция складывается, как пазл

Для создания сверхбыстрой суперпамяти достаточно двух атомов

Тэги: технологии, физика, информатика, компьютер, информация, память, квантовый компьютер


технологии, физика, информатика, компьютер, информация, память, квантовый компьютер Атомы гольмия (слева) и железа, меняющего направление спина, на подложке MgO, положенной на поверхность серебра. Сверху – конец иглы сканирующего туннельного микроскопа (СТМ). Иллюстрация Physorg

Эксперты считают, что помимо количественных ограничений и явно иного уровня программирования выходу квантового компьютера из лабораторий в коммерческую жизнь препятствует отсутствие достаточно емких носителей памяти. Сегодня, по оценкам журнала Nature, за одну микросекунду (мкс) с жесткого диска считывается 3–5 Кбит, с флешки – всего 100 при сохранности в обоих случаях более 10 лет. Энергии при этом потребляется около 0,04 Вт/Гбайт.

Информация в ДНК сохранна как минимум полмиллиона лет, и сегодня с молекулярного носителя считывается менее 100 бит/мкс, а энергии тратится менее 10–10 Вт. Считается, что все информационное богатство планеты уместится в килограмме ДНК. Но до подобного рода информационных банков еще далековато. Поэтому делаются попытки создать одноатомную магнитную память, о чем сообщил Технологический институт в Лозанне, сотрудникам которого помогали исследователи Геттингена и Сеула, а также лаборатории IBM в калифорнийском Сан-Хосе.

Белковый фотосенсор, транслирующий энергию возбуждения к ферменту-эффектору (справа).
Белковый фотосенсор, транслирующий энергию возбуждения к ферменту-эффектору (справа).

Исследователи расположили на двуслойной подложке MgO (оксида магния) два атома – гольмия (Но) и железа (Fe). Посредством иглы сканирующего туннельного микроскопа на атом гольмия подавали напряжение. В результате направление атомного спина железа менялось на прямо противоположное, сохраняя тем самым бит информации. Авторы обращают внимание на то, что сегодня хранение 1 бита требует задействования не менее 1000 атомов. 

В далеком уже 1962 году Дэвид Джозефсон воплотил «в железе» принцип туннелирования, или прохождения под энергетическим барьером. (Предложен для объяснения альфа-распада Георгием Гамовым, который обосновал, что именно так альфа-частицы вырываются из атомных ядер.) Он соединил два сверхпроводника, оставив между ними зазор в виде изолятора менее 1 нм, под барьером которого наблюдалось протекание тока из спаренных куперовских электронов. Через 11 лет Джозефсона за это достижение наградили Нобелевской премией в 33-летнем возрасте!

Устройство, которое предложил Джозефсон, получило название «джозефсеновский контакт». Его-то и использовали недавно для генерации микроволнового излучения в техническом университете голландского города Дельфт. Излучение при этом получается когерентным. В Дельфте создали принципиально новый сверхминиатюрный лазер, потребляющий мало энергии и не выделяющий тепла, для контроля состояния памяти квантового компьютера. 

Еще одно решение светового воздействия предложили в Техническом и Медицинском университетах австрийского Граца. Тамошним биоинженерам удалось кристаллизовать фитохром – цветной светоулавливающий протеин – в комплексе с ферментом. Подача света на этот комплекс приводит к возбуждению фотосенсора. Это возбуждение передается по белковому проводнику на фермент, стимулируя тем самым его функцию.

В природных условиях фитохромы определяют, например, стремление амфибий и рептилий выползти на солнце, чтобы поднять уровень своего обмена. Вполне возможно, что выявляемые таким образом квантовые эффекты живых систем со временем найдут применение в самых разных устройствах наступающей квантово-компьютерной эры.


Оставлять комментарии могут только авторизованные пользователи.

Вам необходимо Войти или Зарегистрироваться

комментарии(0)


Вы можете оставить комментарии.


Комментарии отключены - материал старше 3 дней

Читайте также


Воспитанники столичных школ на международных олимпиадах стали заметной силой

Воспитанники столичных школ на международных олимпиадах стали заметной силой

Татьяна Астафьева

В Пекине москвичи завоевали еще три медали

0
300
О ядовитом побочном эффекте политтехнологий

О ядовитом побочном эффекте политтехнологий

Для поддержания устоявшегося формата вертикали власти используются такие лекарства, которые отравляют систему изнутри

0
512
Симбиоз органики и неживой материи

Симбиоз органики и неживой материи

Игорь Лалаянц

Микроминиатюризация электроники добралась до молекулярного уровня

0
205
Алмаз открывает вакансии

Алмаз открывает вакансии

Александр Спирин

Игра света в нанокристаллах помогла создать сверхминиатюрные волноводы

0
475

Другие новости

Загрузка...
24smi.org