Российские ученые реализовали модель квантового компьютера на алмазе
На информационном портале Физического института им. П. Н. Лебедева (ФИАН) сообщается о реализации модели квантового компьютера на алмазе.
В совместной лаборатории ФИАН и Российского квантового центра (RQC) проводится изучение центров окраски алмаза, так называемых NV-центров, представляющих собой элементарную ячейку алмаза, в которой один атом углерода замещен атомом азота (N), а соседний атом отсутствует, тем самым образуя вакансию (V), как показано на рисунке. Получившаяся система называется NV центром или центром окраски. У этого центра окраски имеется ось. Проекция спина электрона на эту ось сохраняется и может служить кубитом. Этот спин является суммарным спином всех электронов, задействованных в этой вставке. Соответственно, этот спин может быть использован в качестве элемента квантовой памяти.
«Вы можете создавать состояние с проекцией ноль, с проекцией единичка на эту ось или суперпозицией «ноль плюс единичка», при этом ноль и единица будут представлены в суперпозиции с каким-то весом. По свечению NV центра вы можете определять его состояние. Если он в состоянии ноль, то светится более ярко. Если он в состоянии единичка, то – менее ярко. У нас есть возможность определить, где он был, просто по яркости». – комментирует работу старший научный сотрудник ФИАН, руководитель группы Квантовых симуляторов и интегрированной фотоники RQC, кандидат физико-математических наук Алексей Акимов.
Возможность проведения вычислений по законам квантовой механики открывает огромное поле новых возможностей для математиков, физиков и программистов. Но новые алгоритмы вычисления привносят в нашу жизнь и новые правила игры, так например стойкий с классической точки зрения алгоритм шифрования RSA становится уязвимым перед квантовым алгоритмом Шора. Алгоритм Шора способен разложить простое число на множители намного быстрее классических алгоритмов, за время сопоставимое с умножением этих самых простых чисел. А один из самых распространенных и безопасных способов шифрования RSA как раз и базируется на использовании разложения на простые множители. Созданная в ФИАНе модель из нескольких кубитов на центрах окраски алмаза призвана показать возможность работы таких квантовых алгоритмов.