Особый алмаз — ключ к созданию квантового датчика с полностью открытым исходным кодом

Квантовые вычисления — это либо далёкая мечта, либо неизбежная реальность, в зависимости от того, кого вы спросите . И хотя большая часть Quantum Village в этом году на конференции по безопасности Defcon в Лас-Вегасе посвящена новым исследованиям и анализу угроз, соучредители Village Виктория Кумаран и Марк Карни также работают над тем, чтобы сделать уже существующую квантовую технологию более доступной для хакеров и всех остальных.

В субботу, выступая на главной сцене конференции Defcon, они представят доступный квантовый датчик с открытым исходным кодом , который может использоваться в самых разных областях, от медицинских технологий до альтернатив GPS. Всё это работает на основе специального, но доступного по цене алмаза с особыми атомными свойствами. Стоимость сборки первого поколения составит от 120 до 160 долларов в зависимости от поставщиков и сроков доставки. Вторая версия, которую Кумаран и Карни представят на этих выходных, может быть построена ещё дешевле, и, по словам пары, третья версия будет выпущена этой осенью на основе результатов тестирования в сообществе и отзывов. Они надеются, что её стоимость составит всего 50 долларов.

Квантовые датчики обнаруживают мельчайшие изменения магнитных и электрических полей, обеспечивая сверхточные измерения. Например, атомные часы, которые показывают почти идеальное время, — это квантовые датчики, которые используются уже несколько десятилетий. Однако для исследователей и энтузиастов, желающих узнать больше о квантовых датчиках, порог входа был довольно высоким. Поэтому относительно доступный проект «Uncut Gem» с открытым исходным кодом от Quantum Village предоставляет реальную возможность большему числу людей создавать собственные квантовые датчики и изучать эту технологию.

«Вы сможете делать то, что раньше было невозможно, например, использовать квантовые датчики для создания портативных устройств типа МРТ, которые можно будет использовать в самых разных странах», — сказал Кумаран изданию WIRED перед презентацией. «Это алмазы с дефектами, синтетические алмазы — самые дешёвые обрезки, которые только можно получить. Мне кажется, в том, что синтетические алмазы обладают такой полезностью, есть что-то поэтичное».

Большинство компонентов, необходимых для квантового датчика, представляют собой простые готовые вычислительные компоненты, но алмаз должен быть так называемым «алмазом с азотными вакансиями». Его особые молекулярные свойства обусловлены наличием атомов азота, которые замещают некоторые атомы углерода в атомной структуре алмаза.

Помимо потенциальных медицинских применений, квантовые датчики могут использоваться в альтернативных навигационных технологиях, отслеживающих помехи электромагнитным волнам. Такие устройства могут использоваться в качестве локальной альтернативы GPS в случае глобальных сбоев системы или целенаправленного глушения . Космические силы США в настоящее время испытывают, как сообщается в пресс-релизе, «самый высокопроизводительный квантовый инерциальный датчик, когда-либо испытанный в космосе».

Однако для подавляющего большинства людей, не имеющих доступа к самым высокопроизводительным квантовым датчикам в мире, проект Uncut Gem представляет собой возможность демократизировать и расширить технологию квантовых датчиков. Этот проект объединяет другие направления в различных областях хакинга, ориентированные на создание недорогих и доступных конструкций и компонентов.

Независимый исследователь Давиде Джесса тестировал схемы и код Uncut Gem.

«Я нахожусь на завершающем этапе отливки алмаза с электроникой — надеюсь, что устройство будет готово примерно через две недели», — рассказала Гесса WIRED. «Я следую инструкциям официального проекта, но также внесла некоторые изменения. Надеюсь использовать это устройство для экспериментов с квантовыми вычислениями, а также для генерации случайных чисел. Все мои правки будут доступны в открытом исходном коде, так что любой сможет его повторить и улучшить».

Прототипы датчиков Uncut Gem уже способны обнаруживать флуктуации магнитных волн в хаотичном конференц-зале, а также сердцебиение на расстоянии нескольких футов от объекта. Программное обеспечение играет ключевую роль в квантовых датчиках, поскольку даже самое современное и высококачественное оборудование всё равно улавливает шумы окружающей среды, которые необходимо согласовать и отфильтровать, чтобы направить выходной сигнал датчика на целевую область обнаружения.

«Мы называем его первым проектом с полностью открытым исходным кодом, потому что, насколько мне известно, в других работах есть некоторые схемы, и мы на них ссылаемся, но нет другого места, где можно было бы найти печатную плату, источник алмазов, чертежи, схемы, прошивку, а также хранилище знаний о том, как все это работает, чтобы вы могли приступить к работе», — рассказал WIRED Карни из Quantum Village.

Хотя квантовым датчикам, и, конечно, датчику Uncut Gem, еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем они достигнут точности и простоты использования трикодера из «Звездного пути» , Карни и Кумаран подчеркивают, что цель проекта — просто как можно быстрее представить миру настоящую квантовую технологию.

«Открытый исходный код для нас очень важен», — говорит Карни. «Это хороший датчик? Извините, но, чёрт возьми, нет. Есть датчики гораздо лучше. Может ли он быть лучше? Безусловно, и это произойдёт, если мы сможем привлечь людей к разработке открытого исходного кода и его развитию».