К юбилею Святослава Петровича Габуды.

Беда с этим юбиляром! Когда намедни мы — журналисты «НВС» — пытались поздравить старинного друга редакции профессора Габуду с днём рождения, он отшутился:

— Какие могут быть застолья в Страстную субботу? Приличному учёному в этот день следует предаваться самобичеванию по примеру великого Блэза Паскаля. Есть свидетельства, что он засёк себя до смерти в религиозном экстазе, потому что не смог найти научного объяснения открытому им закону гидростатики.

— А Вы, профессор, по какому поводу самобичеванием решили заняться?

— Ну, мы тоже кое-что малопонятное нащупали, из области нанотехнологий.

— Как?! Не Вы ли нам однажды рассказали, почему никаких реальных нанотехнологий нет и быть не может? («Письмена на воде», «НВС» № 38, 2005). Потому, помнится, что на расстояниях порядка нанометра начинают проявляться волновые свойства электронов, что принципиально не позволяет создать однозначно отвечающий нанотранзистор.

— С тех пор много воды утекло... «Квантовый» компьютер по-прежнему остается недостижимой мечтой человечества. Но за истёкший период в Институте неорганической химии СО РАН была теоретически предсказана и создана «нанометровая» молекулярная конструкция, на основе которой, как нам представляется, может быть реализован наименьший элемент для хранения информации — так называемый кубит. Ваш покорный слуга имеет к данной работе некоторое отношение...

Мы попросили Святослава Петровича популярно изложить полученный научный результат. И пожелали дорогому юбиляру и дальше не обращать внимания на юбилеи и руководствоваться в работе любимым девизом Петра Первого — «Небываемое бывает!».

Далее — заметка юбиляра.

На пути к квантовому компьютеру

Труднейшей, до сих пор не решенной проблемой гипотетического «квантового компьютера» является способ практической реализации наименьшего элемента для хранения информации, называемого «кубитом» (от quantum bit, или q-бит). В частности, до сих пор безуспешными остаются попытки использования в подобном качестве электронных и ядерных спинов.

Новая идея заключается в том, чтобы в качестве кубитов использовать конформационные состояния некоторых молекул. Примером может служить известная из школьного курса молекула циклогексана С₆Н₁₂, которая может существовать в двух формах — «кресла» и «ванны». Производная циклогексана — молекула диазабициклооктана — может существовать в трёх конформациях — скрученной вправо или влево и нескрученной (рисунок).

Три варианта конформера молекулы N2C6Н12 (сокращенно «дабко»). Серые шары — атомы азота, белые — углерод, и малые шарики — водород

При нормальных условиях подобные молекулы постоянно переходят из одной конформации в другую. Однако при низких температурах, когда тепловое движение «вымораживается» и основную роль играют квантовые эффекты туннелирования, возможной становится конформационная поляризация. В поляризованном состоянии отдельные конформеры могут существовать сколь угодно долго, а для изменения конформации необходимо некоторое внешнее воздействие, возбуждающее переход в другое квантовое состояние.

Впервые конформационную поляризацию нам удалось наблюдать в гетероструктуре, образованной двумерными слоями терефталата цинка, перемежаемыми слоями молекул диазабициклооктана (рисунок).

В этой системе при −110° С наблюдался переход в поляризованное состояние, сопровождаемый стабилизацией молекул дабко в трёх конформационных состояниях (в равных долях). «Считывание» информации о состоянии каждого кубита в слое может осуществляться с помощью туннельного микроскопа. При этом плотность записи достигает 10¹⁴бит/см², что на два порядка выше существующих рекордных показателей.

Практическая реализация транзистора на вышеизложенной основе представляется чрезвычайно сложной, но разрешимой технологической задачей.

Версия для печати (постоянный адрес статьи) http://www.sbras.ru/HBC/hbc.phtml?17+590+1