Как вообще работает квантовая память по этой схеме? NV-центры состоят из электронов, и обычно используются их магнитные моменты, спины. Эти магнитные моменты (состояния электронов) легко записать и легко затем считать, потому что в зависимости от того, каким именно магнитным моментом обладают электроны, NV-центр светит либо ярче, либо тусклее. То есть он может иметь два различных состояния и тем самым является идеальным кубитом. Но при этом такие электроны изолированы от внешнего мира довольно слабо, и при комнатной температуре самое длинное время жизни электронов, которое кому-либо удавалось зафиксировать, составляло всего одну тысячную секунды.
Нам же удалось резко увеличить это время благодаря тому, что мы смогли записать информацию в отдельные ядерные спины, в одиночные атомы углерода в алмазной кристаллической решетке. В нашем эксперименте мы использовали специальный алмаз, выращенный из изотопа углерода, у которого не было ядерного спина. Мы добавили туда один-единственный ядерный спин, чтобы сначала записать содержащуюся в нем информацию, а затем ее считать обратно. И добились результата в те самые несколько секунд. А при последующем усовершенствовании методики, думаю, можно будет добиться и нескольких часов.
Но давайте я лучше вам наконец расскажу о наиболее близком практическом приложении всей этой нашей деятельности, связанной с использованием азотных примесей в алмазах. Как оказалось, для различного рода тонких измерений пресловутая хрупкость таких квантовых систем — это плюс, а не минус, потому что малейшие возмущения, которые в них возникают, сразу же производят значительный эффект, который легко зафиксировать и измерить. Отсюда, собственно, и возникла идея квантовой метрологии — искусственного создания какого-то специального квантового состояния системы и последующего наблюдения за тем, как это состояние изменяется под внешним воздействием. И в этом, в частности, состоит основной принцип работы самых точных атомных часов, а также различных систем, измеряющих магнитные поля.
Наши же эксперименты с алмазными примесями показали, что мини-квантовые компьютеры, состоящие всего из нескольких квантовых битов, которые мы уже научились делать, можно эффективно использовать в качестве сверхчувствительных измерителей процессов, происходящих на очень малых расстояниях.
Попробую пояснить эту технологию на конкретном примере. Сегодня использование магнитного резонанса в медицине — один из самых мощных и важных видов диагностики, но вплоть до самого недавнего времени об измерениях на молекулярном уровне или на уровне отдельных клеток можно было только мечтать, поскольку разрешения у стандартных томографов для подобных наноразмерностей, мягко говоря, не хватает. Однако, если использовать отдельные примеси в алмазе (или маленькую группу таких примесей), можно приготовить такие особые квантовые состояния, которые позволят производить реальные измерения ядерных магнитных резонансов на подобных наноуровнях.
Более того, такие примесные системы отлично подходят и для измерения других возмущений в живых клетках. Так, в одной из последних работ на основе этих систем нам удалось точно измерить температуру отдельных живых клеток, и на базе данной технологии теперь появляется очень заманчивая возможность селективного контроля и прямого воздействия на различные группы клеток, например тонкого отсева здоровых и больных клеток с последующим уничтожением последних.
Представьте себе только, насколько важной может стать перспектива сверхбыстрого и сверхточного детектирования различных раковых клеток в человеческом организме на основе использования подобных квантовых сенсоров! Причем я вовсе не исключаю, что уже в ближайшие пять—десять лет это направление станет одной из самых революционных технологий.
Почему мы теряем Северный Кавказ
Михаил Романов, кандидат социологических наук, директор по исследованиям агентства социальных технологий «Политех».
Отток русских из северокавказских республик приводит к социально-культурному отделению региона от России. Официальная нацполитика предпочитает эту тенденцию игнорировать.
Во властных элитах северокавказских регионов практически не осталось русских
Фото: Ольга Кравец / Saltimages
Альфой и омегой российской национальной политики сегодня принято считать создание и укрепление единой российской нации. При этом за скобками, как правило, остается вопрос, на какой основе этот процесс должен осуществляться. Впрочем, ответ в целом очевиден и может быть найден, например, в предвыборной статье Владимира Путина «Россия: национальный вопрос», где президент назвал русский народ скрепляющей тканью уникальной российской цивилизации. Действительно, в России основой построения единой нации может быть только русская культура, русский язык и собственно русский народ как их носитель. К примеру, что общего у нивха и аварца кроме русскости?