Челябинские ученые говорят о создании квантового компьютера
18 Января 2023
Фото: Людмила Ковалева
В электронике будущего информация будет передаваться со скоростью света.
Научная работа челябинского ученого может перевернуть наше представление о компьютерах. Доцент кафедры радиофизики и электроники физического факультета ЧелГУ Дмитрий Кузьмин защитил докторскую диссертацию по так называемым магнитооптическим и плазмонным эффектам в наноструктурах на основе графена.
Он исследовал свойства ранее неизвестного уникального материала — графена (за его открытие двум российским ученым Константину Новоселову и Андрею Гейму в 2008 году присуждена Нобелевская премия) и пришел к поразительным выводам. По его мнению, графен может совершить переворот в электронике. Она станет намного «миниатюрнее», обретет массу полезных свойств. Так, намного ускорится обработка информации, повысится емкость ее хранения.
«Меня, как и моих коллег, не перестает удивлять внутреннее устройство графена, — говорит Дмитрий Кузьмин. — В нем атомы углерода образуют структуру «пчелиных сот», что позволяет электронам этого материала обрести особые физические свойства. Теоретически ученые даже предсказали его сверхпроводимость, но на практике это пока не нашло своего подтверждения. Если же гипотеза подтвердится, перед человечеством откроются небывалые возможности по преодолению силы трения и созданию сверхмощного двигателя».
Ученый исследовал не сам графен, а эффекты, возникающие в наноструктурах с его участием. По словам Дмитрия Кузьмина, кроме графена, они содержат другие вещества: магнитные полупроводники, магнитные и немагнитные диэлектрики, металлы. Ему удалось выяснить, что добавление в наноструктуры графена может кардинально изменять возникающие эффекты, а иногда приводить к возникновению совершенно новых. Под воздействием электрического поля такие материалы могут начать проводить электроток, менять теплопроводность, обретать другие очень полезные свойства.
Исследование Дмитрия Кузьмина — на стыке фундаментальной науки и новой физической технологии — плазмоники, которая может стать заменой традиционных подходов, используемых в современных компьютерах. По его словам, плазмоны — это микрочастицы, сочетающие свойства света как электромагнитной волны и колебания электронов под воздействием электрического поля. Их-то и призван раскрыть графен.
Фото: пресс-служба ЧелГУ
«Его уже начинают применять в плазмонике, — делится Дмитрий Кузьмин. — Плазмонные вычислительные элементы сегодня пока дело будущего, но их появление в корне изменит представление о компьютерной технике. Плазмоника — одна из потенциальных альтернатив современной электроники. Дело в том, что плазмоны по сравнению с электронами имеют ряд преимуществ. Они обладают высокой частотой излучения, могут увеличить количество информационных каналов. При этом передача информации происходит со скоростью света. А в состоянии поляризации в разы увеличивают объем переносимых данных».
Как добавил ученый, оптическая система лишь немного излучает во внешнюю среду, что делает ее нечувствительной к помехам и обеспечивает высокую защиту от перехвата информации. Но с появлением новых вычислительных элементов встанет проблема согласования уже существующих узлов хранения и передачи информации. Кроме того, для возникновения плазмонов нужны лазеры, которые также придется интегрировать в вычислительную технику.
По мнению ученого, одно из возможных применений этой технологии — для создания супермощного квантового компьютера будущего. Плазмонные элементы, ускоряя поток информации, могут намного облегчить эту сверхзадачу.
Он исследовал свойства ранее неизвестного уникального материала — графена (за его открытие двум российским ученым Константину Новоселову и Андрею Гейму в 2008 году присуждена Нобелевская премия) и пришел к поразительным выводам. По его мнению, графен может совершить переворот в электронике. Она станет намного «миниатюрнее», обретет массу полезных свойств. Так, намного ускорится обработка информации, повысится емкость ее хранения.
«Меня, как и моих коллег, не перестает удивлять внутреннее устройство графена, — говорит Дмитрий Кузьмин. — В нем атомы углерода образуют структуру «пчелиных сот», что позволяет электронам этого материала обрести особые физические свойства. Теоретически ученые даже предсказали его сверхпроводимость, но на практике это пока не нашло своего подтверждения. Если же гипотеза подтвердится, перед человечеством откроются небывалые возможности по преодолению силы трения и созданию сверхмощного двигателя».
Ученый исследовал не сам графен, а эффекты, возникающие в наноструктурах с его участием. По словам Дмитрия Кузьмина, кроме графена, они содержат другие вещества: магнитные полупроводники, магнитные и немагнитные диэлектрики, металлы. Ему удалось выяснить, что добавление в наноструктуры графена может кардинально изменять возникающие эффекты, а иногда приводить к возникновению совершенно новых. Под воздействием электрического поля такие материалы могут начать проводить электроток, менять теплопроводность, обретать другие очень полезные свойства.
Исследование Дмитрия Кузьмина — на стыке фундаментальной науки и новой физической технологии — плазмоники, которая может стать заменой традиционных подходов, используемых в современных компьютерах. По его словам, плазмоны — это микрочастицы, сочетающие свойства света как электромагнитной волны и колебания электронов под воздействием электрического поля. Их-то и призван раскрыть графен.
Фото: пресс-служба ЧелГУ
«Его уже начинают применять в плазмонике, — делится Дмитрий Кузьмин. — Плазмонные вычислительные элементы сегодня пока дело будущего, но их появление в корне изменит представление о компьютерной технике. Плазмоника — одна из потенциальных альтернатив современной электроники. Дело в том, что плазмоны по сравнению с электронами имеют ряд преимуществ. Они обладают высокой частотой излучения, могут увеличить количество информационных каналов. При этом передача информации происходит со скоростью света. А в состоянии поляризации в разы увеличивают объем переносимых данных».
Как добавил ученый, оптическая система лишь немного излучает во внешнюю среду, что делает ее нечувствительной к помехам и обеспечивает высокую защиту от перехвата информации. Но с появлением новых вычислительных элементов встанет проблема согласования уже существующих узлов хранения и передачи информации. Кроме того, для возникновения плазмонов нужны лазеры, которые также придется интегрировать в вычислительную технику.
По мнению ученого, одно из возможных применений этой технологии — для создания супермощного квантового компьютера будущего. Плазмонные элементы, ускоряя поток информации, могут намного облегчить эту сверхзадачу.
Поделиться
