Ученые записали звуки, издаваемые отдельными атомами - «Наука и технологии»

Звуки, которые можно услышать, прослушав приведенную ниже аудиозапись, походят на звуки автомата для игры в пинбол, прошедшие сквозь несколько слоев дребезжащей жести от консервных банок. Однако, эти все звуки являются фактическим шумом, издаваемым отдельными ионами, электрически заряженными атомами фосфора, в момент их столкновения с поверхностью кремниевого чипа. Следует отметить, что звуки атомов были записаны австралийскими учеными, которые работают над созданием квантового компьютера, основу которого будут составлять достаточно традиционные кремниевые чипы.

"Каждый звук, который вы слышите, издается отдельным атомом при столкновении последнего с кремниевой заготовкой будущего квантового чипа" - рассказывает профессор Дэвид Джэмисон (David Jamieson), под руководством которого проводятся данные исследования.

Напомним нашим читателям, что работа квантовых компьютеров основана на возможности управления и считывания определенного квантового состояния квантовых битов, в данном случае - направления вращения атомов фосфора, заключенных в кремниевом окружении. Это означает, что такие атомы должны быть весьма точно помещены в определенных местах наносистемы чипа, посредством которой и осуществляется управление и считывание их квантового состояния.

Группа профессора Джэмисона размещает атомы фосфора на кремниевом чипе при помощи миниатюрного ускорителя частиц, который стреляет лучом ионов через трафарет с наноразмерными отверстиями. Отдельные ионы, которым удается пройти сквозь отверстия в трафарете, попадают в строго заданные места кремниевого чипа. И при помощи такой незатейливой с первого взгляда технологии гарантируется, что единичные атомы фосфора размещаются в заданных местах чипа с точностью, достаточной для производства чипа квантового компьютера.

Вышеописанное чем-то смахивает на громкие эксперименты, проводимые учеными Европейской организации ядерных исследований CERN. Однако, все это является сильно упрощенным вариантом современных технологий, при помощи которых "мертвые" куски кремния превращаются в "сердца" наших компьютеров, смартфонов и прочей электронной техники.

Для того, чтобы сделать запись звуков столкновений атомов с кремнием, ученые из австралийского Исследовательского центра квантовых вычислений и коммуникационных технологий (Australian Research Council Centre of Excellence for Quantum Computation and Communication Technology) использовали крошечные электроды, способные зарегистрировать удар каждого отдельного иона при ударе его об поверхность кремния. Сигнал с этих электродов, прошедший через усилители и подвергнутый серьезной математической обработке и является источником звука.