Posun v možném budoucím využití diamantu pro kvantové počítače učinil tým, jehož součástí jsou vědci z ČVUT. Studie, zveřejněná v prestižním časopisu Nature Communications, navazuje na článek, v němž vědci předloni popsali konstrukci základní jednotky, kvantového bitu, z umělého diamantu. Na něj lze zapisovat data a také je elektricky či pomocí světla číst - a to při pokojové teplotě. Nynější pokrok souvisí s provázáním bitů. Mluvčí ČVUT Andrea Vondráková o studii informovala v tiskové zprávě. Hlavními autory článku jsou Miloš Nesládek a Michal Gulka z Fakulty biomedicínského inženýrství ČVUT.
Kvantové počítače představují nové směry vývoje informačních technologií s obrovským počítačovým výkonem. Základ kvantových počítačů jsou, kvantové bity neboli quibity, vzájemně komunikující na principech kvantové mechaniky. Například systémy firem Google nebo IBM dnes podle ČVUT čítají více než 72 qu-bitů - a 72 qu-bitů odpovídá 272 kombinačním možnostem představující počítačový výkon o desítkách petaflopů. Současné klasické superpočítače mají kapacitu v řádech stovek petaflopů.
"Zvyšovaní počtu qu-bitů nad 1000 a více umožní masivní paralelitu a překročení možností klasických superpočítačů. Kvantové bity, jako například supravodivé obvody, pracují při ultra nízkých teplotách blízko absolutní nuly. A to znamená potřebu enormních chladicích výkonů, které limitují konstrukci a mohou značně prodražit budoucí aplikace," poznamenal Miloš Nesládek, který pracuje jak na ČVUT, tak v Belgii - na Univerzitě v Hasseltu. Právě systémy založené na pevnolátkových materiálech, tedy i diamantu, tak podle výzkumníka Michala Gulky představují podstatné zjednodušení konstrukce kvantových počítačových procesorů.
Podle odborníků je základem funkce kvantových počítačů kvantově-mechanický princip provázání. Je tedy potřeba, pro vývoj počítačů na bázi diamantu, takové provázání quibitů učinit. Provázání je pak východiskem pro aplikaci kvantových hradel, adekvátních klasickým počítačovým hradlům. Jde o logické operace - například "a", "ne" či "nebo" a podobně.
Podle Nesládka se nyní týmu provázání i dvou-bitová hradla podařila, při pokojové teplotě, uskutečnit. Zkombinovali elektronové a nukleární vlastnosti, tzv. spin, v diamantu. Pomocí elektronového spinu dokázali přečíst nukleární spin v diamantu.
Vědci z ČVUT a Univerzity v Hasseltu na současném výzkumu spolupracovali s kolegy z univerzit ve Vídni a Budapešti. Další výzkumy by měly vést k vytvoření funkčních kvantových čipů s více bity.
"Kromě pro počítače vyvinuté kvantové funkce mohou tyto diamantové čipy sloužit také jako ultracitlivé detektory magnetických polí, například jako detektory pro nukleární magnetickou resonanci, na kterou je navázán aktuálně řešený projekt Fakulty biomedicínského inženýrství ČVUT," dodal Nesládek.