DIGITÁLNÍ SVĚT KVANTOVÉ TECHNOLOGIE

Posledním mistrovským dílem současného digitálního světa je výzkum, vývoj a sestavení kvantového počítače, jehož základem je kvantový nanočip, tzv.„qubit“. Je to diamantová destička rozměrů 3 x 3 mm a tloušťky několika mikronů, dopovaná ionty dusíku: pouze jeden atom dusíku nahrazuje v diamantu jeden ze šesti atomů uhlíku – diamant je ve své podstatě super tvrdý uhlík v krystalické formě čistoty 9N, to znamená čistoty na úrovni 1 krychlového nanometru. Při prosvícení laserem lze do „qubitu“ zapisovat a lze z něj číst kvantovou informaci, tedy pouze jedničky a nuly, na níž je vybudován digitální svět počítačů a informačních systémů. V binární číslicové soustavě lze libovolné číslo nebo alfanumerický znak nahradit kombinací pouze číslic 0 a 1, tyto pak následně skládat do bitů a dále je využít ve složitých algoritmech počítačového zpracování. Je tudíž nezbytné propojení nových kvantových „qubitů“ s dnes již klasickými mikročipy na úrovni 1 krychlového mikrometru. Je zároveň nezbytné použít pro čtení a zápis kvantové informace kvalitní vysoce výkonné lasery pevné fáze, jakými jsou dnes jednoznačně laserové krystaly Nd:YAG (Yttrium Aluminium Garnet dopovaný vzácným prvkem neodymem Nd).


Technologie kvantových čipů byla vyvinuta v rámci vojenského výzkumu pro využití ve vesmírných satelitech a raketách středního a dalekého doletu; teprve nedávno došlo k zveřejnění některých aplikací pro lékařskou diagnostiku (biosenzory) a farmakologii (superčisté léky); v současné době se zejména intenzivně zkoumá použití „qubitů“ v automobilové elektromobilitě (hybridní pohony, pohony typu „plug-in“, vodíkový pohon) a samozřejmě taktéž v leteckém průmyslu. Kvantové čipy, vyrobené na bázi superčistých diamantů dopovaných ionty dusíku, jsou o několik řádů citlivější než klasické dosud používané mikročipy. Mohou detekovat, rozlišovat a případně i potlačit elektromagnetické vlny na úrovni šumu, čímž výrazně zlepšují kvalitu, rozlišení a příjem dominantního signálu (autoluminiscence). Výroba kvantových čipů vyžaduje použití elektronových a atomových mikroskopů s enormním zvětšením pro sestavení těchto superminiaturních opto-elektronických struktur: použitím mikroskopů tohoto typu byl již dříve sestaven senzor na báze pouhých dvou molekul.


Kvantový počítač je schopen zpracovat obří množství dat na úrovni desítek milionů GB za jednu vteřinu. Kvantová fyzika tímto umožňuje další rozvoj počítačů a informačních technologií.

12 zobrazení0 komentářů