Перепрограммируемые квантовые схемы – новые технологии в действии

Автор: Дмитрий | 28.12.2014 | 6:06 | В рубриках: Новости, Философия науки

Мексиканские ученые создали перепрограммируемые логические матрицы из конденсата Бозе-Эйнштейна.

Пожалуй, всем, кто имел дело с микропроцессорной техникой и цифровой электронике, особенно тем, кто занимается этими темами давно, известно понятие ПЛМ – программируемой логической матрицы, — и ПЗУ. На этих «микросхемах большой степени интеграции», как было принято их называть два десятка лет назад, реализовывались цифровые электрические схемы различных уровней сложности.

pict_7ee46dace97c45a887b2732f4ff00f7e

И вот достаточно недавно учеными Лос-Аламосской Национальной лаборатории Малколмом Боширом и Чангюном Рю была создана подобная перепрограммируемая «логическая матрица», но только – состоящая из конденсата Бозе-Эйнштейна.

Как известно, конденсат – это облако материи, охлажденной до сверхнизкой температуры; все облако, благодаря квантовым состояниям атомов, из которых оно состоит, представляет собой как бы один гигантский атом – такое квантовое состояние является поистине уникальным.

Облако нестабильно – оно довольно быстро распадается. Что, безусловно, препятствует продвижению разработок, связанных с использованием его свойств, а ведь эти самые свойства используются в области квантовых технологий достаточно активно!

Конечно, увеличение стабильности такого облака привело бы к ускорению развития квантовых технологий.

И вот мексиканские ученые смогли разработать способ, гарантирующий увеличение длительности стабильного состояния конденсата – и позволяющий создавать на основе облака квантовые схемы.

Bose_Einstein_condensate

Стабильность обеспечивается установкой, состоящей из двух лазеров.

Первый лазер направляет луч горизонтально, и он формирует световую площадку – нечто вроде «печатной платы», на которой будет располагаться схема. Саму схему «рисует» второй, вертикальный луч.

Само облако состоит из 4000 атомов рубидия, охлажденных до сверхнизкой температуры.

Силы, которые удерживают конденсат Бозе-Эйнштейна, воздействуют на облако неравномерно, благодаря чему оно находится в постоянном движении.

Ученые смогли «нарисовать» различные элементы сложных квантовых схем, но что самое важное – так это то, что схемы при необходимости могут быть изменены прямо во время «рисования».

b_921_1

Также использование света лазера позволяет делать схемы высокой сложности очень компактными.

Пока все это – только эксперимент с дальним прицелом, однако ученые рассчитывают, что перепрограммируемые квантовые матрицы будут использоваться при разработке инерциальных систем навигации (грубо говоря, квантовое облако будет выступать в качестве акселератора и гироскопа).

Предполагается, что такие системы навигации будут давать высокую точность нахождения координат объекта и вычисления точной траектории его движения относительно «реперной точки». Например, такие системы могут использоваться в субмаринах, и смогут работать в отсутствие связи со спутниками – и, соответственно, тогда, когда спутниковые навигационные системы не смогут быть задействованными.

Спасибо вам за добавление этой статьи в: