В толще алмаза спрятаны крошечные изъяны — места, где атом углерода заменён азотом, а рядом зияет пустота. Эти дефекты, словно маяки, могут хранить и передавать квантовую информацию. Но вокруг бушует магнитная буря: ядра атомов в кристалле колеблются, создавая помехи. Сигнал тонет в шуме.
Авторы работы нашли способ пробиться сквозь этот хаос. Они предлагают облучать электроны дефектов мощным микроволновым полем. Это похоже на двух людей в шумном цехе, которые надели наушники с одним и тем же ритмом. Внезапно помехи перестают сбивать, и между ядрами азота, сидящими в разных дефектах, протягивается ниточка связи. Взаимодействие идёт через магнитные силы электронов, но теперь оно защищено от дрожания окружения.
Такой мостик между двумя атомными «островками» — кирпичик для будущих квантовых машин. В отличие от многих схем, где нужен абсолютный холод и вакуум, этот подход работает прямо в твёрдом алмазе, при комнатной температуре. А значит, процессоры не придётся прятать в криогенные башни.
Азотно-вакансионные центры в алмазе настолько стабильны, что их можно использовать как сверхчувствительные датчики магнитного поля — они замечают поле одного электрона на расстоянии десятков нанометров.
В романе «Алмазный век» Нила Стивенсона алмазы становятся основой всей вычислительной техники будущего — недалёкий отзвук реальных квантовых экспериментов с бриллиантовыми дефектами.