Компьютерра - Журнал «Компьютерра» № 22 от 12 июня 2007 года

Но, тем не менее, одну из хитрых лазеек удалось отыскать в Гарварде. Ученые работали в этом направлении уже несколько лет и, наконец, их труды увенчались успехом. Для реализации кубита был выбран спин ядра атома изотопа углерода-13 в кристаллической решетке алмаза, которая состоит из ядер обычного углерода-12. Тяжелое ядро атома слабо взаимодействует со своим окружением, и квантовое состояние такого кубита очень стабильно и при комнатной температуре. Оно может сохраняться целую секунду, что на несколько порядков больше обычных параметров. Но как же им манипулировать и как считывать с него информацию? В обычных реализациях кубитов с помощью ядерного магнитного резонанса для этого требуется много миллиардов ядер. Но здесь рядом с атомом углерода-13 ученые поместили примесь – атом азота с одним дополнительным, по сравнению с углеродом, электроном. Спины ядра и рядом расположенного лишнего электрона оказываются тесно связаны и могут обмениваться своими квантовыми состояниями при подходящем внешнем воздействии. Спином легкого электрона нетрудно управлять с помощью электромагнитного поля оптической и радиочастоты. И в то же время ядро и электрон можно надежно изолировать друг от друга, превратив ядро в ячейку квантовой памяти, и даже продолжать при этом измерять состояние электрона.

Авторам удалось продемонстрировать, что несколько таких кубит можно оптическими методами заставить взаимодействовать, то есть «запутать» друг с другом, наращивая вычислительную мощь квантовой ячейки. Пока нет данных, позволяющих сказать, сколько всего алмазных кубит удастся одновременно реализовать при комнатной температуре и как они будут выглядеть по сравнению с рекордными результатами при низкой температуре, но прогнозы авторов весьма оптимистичны. ГА

Удивительные предсказания о последствиях слияния массивных черных дыр удалось сделать недавно сразу нескольким независимым научным группам астрофизиков. Благодаря новым компьютерным расчетам показано, что черные дыры могут «выстреливаться» из столкнувшихся галактик с гигантской скоростью до четырех тысяч километров в секунду.

Согласно современным астрономическим представлениям, в центре галактик обычно находятся массивные черные дыры. А что произойдет, если две галактики, блуждающие во вселенной, столкнутся так, что их центральные черные дыры сольются? Теория предсказывает, что в этой ужасной катастрофе пространство и время могут искривиться так сильно, что во вселенную выплеснется мощнейший импульс гравитационных волн, которые, однако, и волнами назвать трудно. За ними закрепился термин гравитационное излучение. Каким будет это гравитационное излучение, зависит от масс столкнувшихся черных дыр, их взаимных скоростей и от того, как они вращались до столкновения. Иногда это гравитационное излучение может сконцентрироваться в одном направлении, и в этом случае слившиеся дыры получат мощный толчок в противоположную сторону.

Рассчитать процесс слияния черных дыр ученые пытаются, начиная с шестидесятых годов. Однако долгое время сложность нелинейных уравнений общей теории относительности не позволяла сделать достаточно подробные трехмерные модели. И лишь за последние пару лет новые вычислительные методы и возросшая мощь суперкомпьютеров помогли сдвинуться с мертвой точки.

Сначала сразу несколько научных групп независимо пришли к выводу, что толчок будет самым сильным, если столкнутся черные дыры с примерно одинаковой массой, которые быстро вращаются в противоположном направлении вокруг своих осей, перпендикулярных плоскости их взаимного вращения. В этом случае слившаяся черная дыра может достичь скорости в пятьсот километров в секунду и останется в своей галактике. Однако позже астрофизики из Рочестерского технологического института в штате Нью-Йорк предположили, что толчок будет даже сильнее, если оси вращения дыр будут параллельны, а не перпендикулярны плоскости их вращения. Проверяя эту гипотезу, астрофизики из Йенского университета в Германии получили в расчетах скорость более 2500 км/с. А авторы гипотезы независимо вычислили, что в случае быстрого вращения дыр и оптимальных углов скорость «выстрела» может достичь 4000 км/с.

Это в корне меняет дело. Таких скоростей уже достаточно, чтобы дыра вылетела из своей галактики и отправилась в разрушительное путешествие по вселенной, поглощая все на своем пути. Хуже того, этот массивный снаряд невидим. Лишь в галактиках некоторых типов с большим количеством межзвездного газа этот газ будет захвачен черной дырой и, падая на нее, образует светящийся диск, в котором молекулы разогнаны почти до скорости света. Согласно оценкам, это свечение будет наблюдаться около 10 млн. лет, пока весь газ не будет «съеден» дырой, которая за это время пролетит примерно треть характерного галактического диаметра.