Электроника

Квантовый чип

Меланиновый квантовый чип

Квантовый чип Развитие электроники перешло на уровень создание нового поколения вычислительной техники квантовый компьютер. Преимущество квантового компьютера состоит в том, что квантовый компьютер оперирует при вычислениях квантовыми состояниями или кубитами, выполняется параллельная обработка сразу всех комплексных импульсов кубитов. Тогда как для классического компьютера подобная операция потребовала определенное количество отдельных элементарных «шагов». Используя всего несколько сотен кубитов, можно представить одновременно больше чисел, чем имеется атомов во вселенной. Обладая пленочной технологией на основе водорастворимого меланина, мы способны получать пленки нано размеров с упорядоченными парамагнитными центрами меланина. Создание на основе меланиновой плёнки твердотельного квантового компьютера работающего на электронных спинах. Меланин – это большая парамагнитная молекула с большим количеством неспаренных электронов. В меланине при отсутствии внешнего постоянного магнитного поля неспаренные электроны обладают одинаковой энергией. При наложении магнитного поля высокой однородности благодаря эффекту пространственного квантования неспаренные электроны оказываются распределенными на двух различных энергетических уровнях. На нижнем энергетическом уровне спины электронов ориентированы параллельно направлению магнитного поля, а на верхнем - антипараллельно. Если на меланин подать электромагнитное излучение, квант энергии будет равен разности между этими энергетическими уровнями (резонансная частота), произойдет поглощение энергии излучения электронами, расположенными на нижнем уровне, и переход их на верхний энергетический уровень с одновременным изменением спина. При этом часть электронов, излучающая квант электромагнитной энергии, переходит на нижний уровень (индуцированная эмиссия). В обычных условиях на этом уровне всегда находится несколько больше неспаренных электронов, чем на верхнем и поэтому поглощение, как правило, повышает индуцированную эмиссию. Поэтому электрон в меланине легко переходит из высшей заполненной зоны в низшую свободную. Исследование парамагнитных центров молекулы меланина ЭПР (электронно-парамагнитным резонансом) и ЯМР (ядерным магнитным резонансом) лежит в основе работы квантового компьютера. Работа квантового компьютера на основе электронных спинах (ЭПР) имеет преимущество перед ядерными спинами (ЯМР) так как работа с электронными спинами удовлетворяет требованиям тонкого спинового перехода между электронами и ядром для ввода и считывания квантовых данных. Каждый парамагнитный центр имеет свою частоту резонанса в данном магнитном поле. При воздействии импульсом на резонансной частоте одного из парамагнитных центров начинает реагировать на импульс остальные парамагнитные центры «молчат» для того чтобы заставить реагировать на импульс другой парамагнитный центр надо взять другую частоту и дать импульс на ней. В магнитном поле частота ЭПР равна 56ГГц и из-за высокой Зеемановской энергии электронные спины позволяют работать вплоть до частот в гигагерцевом диапазоне, в то время как ядерные спины (ЯМР) позволяют работать только до 75 кГц. В молекуле меланина есть прямая связь между спинами, которые являются заготовкой, основой, базой для квантового компьютера и самим спектрометром ЯМР или ЭПР готовым «процессором» для этого квантового компьютера.