Физики впервые создали прототипы квантовых устройств для хранения информации с помощью метода самосборки, «подсмотренного» у молекул ДНК, и с применением наноалмазов, говорится в статье, размещенной в электронной библиотеке Корнеллского университета.

Андреас Альбрехт (Andreas Albrecht) из университета города Ульм в Германии и его коллеги разрабатывали устройство для хранения квантовой информации на базе технологии азот-вакантного центра.

Она основана на использовании дефектов в кристалле алмаза, возникающих, если при выращивании кристалла подмешивать к нему атомы азота. В этих дефектах могут формироваться квантовые единицы информации — кубиты.

Для работы устройств для обработки квантовой информации необходимо, чтобы азот-вакантные центры находились на расстоянии не более 10 нанометров. Существующие технологии не позволяют добиться такой точности.

Альбрехт и группа решили использовать для этого способность сложных биомолекул самособираться в сложные трехмерные структуры. Ученые взяли молекулы белка SP1, имеющие кольцевую форму, и модифицировали их так, чтобы к каждой из них могли присоединиться шесть наноалмазов. Затем они лазером «накрошили» из большого кристалла множество наноалмазов размером около пяти нанометров.

Полученные кристаллы они поместили жидкость, а затем вылили ее на подложку, где находились молекулы SP1. Когда наноалмазы прикрепились к кольцам, возникло множество шестиугольных структур, где между каждым из них было по нескольку нанометров — ровно требуемое для работы расстояние.

Ученые признают, что пока решены не все проблемы. Одна из них заключается в том, чтобы повторить этот метод с алмазом, который действительно содержит примеси азота и азот-вакантные центры, а затем экспериментально показать, что они действительно взаимодействуют.

Эта цель занимает одно из первых мест в списке приоритетных задач ученых.