Новый подход, который можно применить в будущем для создания квантового компьютера, родился во время разговора двух физиков ННГУ имени Лобачевского - молодого ученого Антона Конакова с доцентом Денисом Хомицким. Далее эта идея стала частью кандидатской диссертации, а затем ассистент кафедры теоретической физики физического факультета Антон Конаков написал заявку на президентский грант и выиграл его.

Эффективнее и быстрее

Сумма ассигнований, выделенная физикам классического университета на дальнейшие исследования в области квантовых технологий на базе топологических изоляторов, составила 1миллион 200 тысяч рублей. Срок реализации гранта - два года. К этой работе будут подключены также аспиранты и студенты. 

- Объяснить то, чем мы занимаемся, довольно сложно. Мы создаем теоретическую базу, на основе которой можно будет создавать новые технологии для практического применения. Сейчас в мире идет работа по созданию квантового компьютера, его разработкой занимаются в России, Австралии, Китае, Америке.

Один квантовый компьютер может решать некоторые задачи эффективнее и быстрее, чем многоядерный суперкомпьютер. Он имеет огромную емкость и может хранить значительно больше информации. Такой российские ученые создают на основе джозефсоновских кубитов (квантовых битов). Кубит - это аналог классического носителя информации, известного как обычный бит в компьютерах. Квантовый компьютер (в отличие от обычного) оперирует не битами (способными принимать значение либо 0 либо 1), а кубитами, имеющими значения одновременно и 0, и 1.

- Мы же предлагаем создание квантового компьютера на основе двумерных топологических изоляторов. Это особый тип материала, который внутри представляет собой диэлектрик (изолятор), а на поверхности проводит электрический ток. Эксперименты с ними начали проводиться 12 лет назад, и научные перспективы здесь очевидны, - рассказывает Антон Конаков.

Антон Алексеевич убежден, что возможно создать полноценный работающий квантовый компьютер на пленке размером в несколько микрон. Сейчас же его размеры сопоставимы с обычным компьютером, но чтобы он работал, необходима огромная охлаждающая установка, которая может занимать помещение, сравнимое по площади с той, на которой располагались первые ЭВМ.

Используя преимущества света

Область интересов молодого ученого связана с физикой полупроводниковых наноструктур, фотоникой.

- Одна из научных задач, над которой работают физики во всем мире, и в том числе в ННГУ имени Н.И. Лобачевского, - это замена схем электронной передачи данных на фотонную (с помощью света). Как известно, преимущества скорости очевидны. Но нужно решить технологическую проблему - создать излучатель для такой передачи данных. Объектом для этих целей (источник или приемник фотонов) может стать кремневая квантовая точка, создание и свойства которой изучают в ННГУ с середины 90-х. Фундаментальная составляющая этих исследований соответствует мировому уровню. Но, чтобы перейти к практическому применению квантовых точек как излучателей, нужно разработать технологию, позволяющую кремневые нанокристаллы ввести в состав интегральных схем.

Эти исследования важны для создания новых электронных приборов, элементов памяти для компьютеров и гаджетов, фотодетекторов, светоизлучателей, элементов схем, которые нужны для передачи данных. Что касается конкретных разработок, то в их числе можно назвать работу ученых университета и их индийских партнеров над узкополосным ультрафиолетовым фотодетектором.

Недавно группа ученых ННГУ подала заявку на грант, связанный с актуальным сегодня направлением в биомедицине. Ученые предлагают использовать квантовые точки, как флуоресцентные маркеры для диагностики болезней человека. Как это будет работать, пока можно предполагать: например, кремневые нанокристаллы будут внедрять в организм человека, чтобы они находили зловредные раковые клетки, подсвечивая их.

Александра МАХЛИНА. Фото Александра ВОЛОЖАНИНА.

Из досье «НН»

Антон Конаков - кандидат физико-математических наук, в ННГУ работает с 2009 года.