Метод ускоряет отбор дефектов алмаза для квантовых компьютеров
В Принстонской лаборатории физики плазмы, которая работает при Министерстве энергетики США, был разработан новый вычислительный метод. Он значительно ускоряет процесс выбора алмазных материалов, подходящих для квантовых вычислительных машин и высокочувствительных сенсоров. Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Central Science и обсуждены на платформе ScienceDaily. Новый метод уже выявил перспективные кандидаты. Одной из ключевых проблем в этой области является сохранение хрупких квантовых состояний в реальных условиях. Алмаз интересен тем, что часть его квантовых свойств сохраняется при комнатной температуре. Об этом сообщает Самара онлайн 24.
Полезные характеристики связаны с дефектами в кристаллической решётке, а не с её идеальностью. Дефекты возникают, когда атом углерода отсутствует, заменён другим элементом или произошло оба изменения. Атомы, окружающие такие места, могут образовывать кубиты — структуры, в которых хранится и обрабатывается квантовая информация.
Ранее для расчёта поведения дефектов требовались значительные вычислительные ресурсы, что затрудняло проверку множества вариантов. Марк Мартирез предложил сосредоточиться не на всём алмазе, а на кластере из 16–30 атомов вокруг дефекта. Этот фрагмент рассматривается как отдельная молекула, к которой применимы отработанные методы квантовой химии, при этом точность не снижается.
Данный подход позволяет быстрее оценивать, как различные кубиты реагируют на лазерное и микроволновое воздействие. Уже были обнаружены перспективные дефекты с бором и кислородом. Кислородные дефекты излучают синий свет, борсодержащие — ультрафиолетовый, а азотно-вакансионный центр при определённом квантовом состоянии светится красным. Различия в оптических свойствах могут помочь объединять несколько типов кубитов в одном устройстве и воздействовать на одну часть, не затрагивая другие. Исследователь считает, что сочетание химии и физики твёрдого тела позволит проектировать кубиты для конкретных задач, аналогично созданию специализированных молекул. Работу поддержали программа лабораторных исследований и разработок Принстонской лаборатории и Управление науки Минэнерго США, ответственное за физику термоядерной энергии.
