Хоть первый в мире квантовый компьютер был произведен еще в 1997 году, массово в нашу жизнь они не вошли до сих пор. Квантовые компьютеры — это сложность и высокая стоимость производства, а его размеры могут достигать комнаты. Но вместе с тем они дают практически неограниченные вычислительные мощности. Задачи, на решение которых современные транзисторные компьютеры могут потратить миллиарды лет, квантовый компьютер решает за пару минут.
Немного приблизить массовое внедрение сверхкомпьютеров решили ступинские школьники Егор Романов и Арсений Полюшко.
Десятиклассники вырастили искусственный опал, который может стать основой для создания процессора квантового компьютера для массового производства.
Ступинский кристалл, как и его природный аналог, обладает уникальным свойством — опалесценцией, то есть способностью неоднородно рассеивать свет. Внешне это выглядит как мерцание радужных оттенков на поверхности камня.
Главное отличие квантового компьютера от обычного — это то, что он оперирует кубитами, а не битами. Биты принимают всего два значения, например 0 или 1. Кубиты же могут принимать промежуточные значения и выполнять операции параллельно, а не последовательно, как в современных компьютерах. Благодаря этому за один такт квантовый процессор может выполнить несоизмеримо больше операций. Это дает почти неограниченные возможности для вычислений. Квантовые компьютеры могут стать основой для нового скачка научно-технического прогресса.
Как рассказал автор проекта Егор Романов, благородный опал может стать аналогом транзистора современных процессоров. В отличие от них он оперирует кубитами.
«Мы разработали более дешевый и быстрый способ синтеза благородного опала. Если говорить упрощенно, то каждый бит информации будет соответствовать определенному цвету опала. Благодаря опалесценции кристалла, он может стать логическим элементом в вычислительных процессах квантового компьютера», — сказал Егор Романов.
Как пояснил юный исследователь, для выращивания искусственного опала потребовался этиловый спирт, нашатырный спирт и тетраэтоксисилан. Методом выпаривания получился кристалл, обладающий всеми свойствами природного опала, необходимыми для применения в квантовых компьютерах. Причем школьникам удалось вырастить камень всего за 21 день, что в три раза быстрее существующих ныне способов искусственного синтеза опала.
В настоящее время достаточно подробно разработана и описана логика работы квантового компьютера. Однако из-за технического несовершенства существуют лишь прототипы устройства.
«Наш метод способен приблизить производство квантовых компьютеров. Это позволит значительно расширить возможности человечества», — сказал Егор Романов.
В природе благородный опал встречается редко, к тому же требует специальной обработки. Существующие методы производства синтетических камней дорогостоящие и занимают много времени. Старшеклассникам удалось вырастить кристалл в три раза быстрее. Эксперименты показали, что ступинский камень обладает опалесценцией, а значит способен стать логическим элементом квантового вычислителя.
Исследователи зафиксировали результаты в качестве проектной работы. Презентацию увидели и оценили ученые РХТУ имени Менделеева и руководители ступинских предприятий химической промышленности.
Как рассказал ректор Менделеевского университета Евгений Румянцев, великие открытия всегда начинаются с мечты.
«Несмотря на загруженность школьников, мы видим их хорошие работы, как проект создания основы для будущих квантовых компьютеров. И это уже некая область мечты, которая может направить молодого человека в сторону науки, и, наверное, для нас это самое ценное», — сказал Евгений Румянцев.
Работа выполнена в рамках сотрудничества с РХТУ имени Менделеева и является частью реальных научных разработок.
Ранее REGIONS рассказывал, что ученики ступинской школы вырастили плесень, чтобы подготовиться к чемпионату по агрономии.
