Домашние квантовые технологии
Квантовые технологии, которые можно повторить в домашней лаборатории
Ниже перечислены эксперименты, для которых не требуется криогенная техника, вакуум или «чистая» лаборатория — всё собирается за 30 минут и стоит ≤ 10 $.
| Технология | Полупроводник | Что делаем | Бюджет, $ | Сложность |
|---|---|---|---|---|
| Фотонный «квантовый компьютер» Дойча | — (лазер + пластины) | Реализуем 4 функции оракула и алгоритм Дойча на поляризации света | ≈ 8 | ★☆☆ |
| Интерферометр Майкельсона | — (зеркала + лазер) | Наблюдаем интерференцию и «квантовый ластик» на классическом свете | ≈ 5 | ★☆☆ |
| Проволочный поляризатор радиоволн | — (медная проволока) | Фильтруем фотоны в суперпозиции поляризаций (λ = 12 см) | ≈ 2 | ★☆☆ |
| SPAD-детектор на Si | Si-фотодиод | Считаем одиночные фотоны (лабораторный SPAD-модуль) | ≈ 80–120 | ★★☆ |
| NMR-кубит на муковице | Си (¹³C в растворе) | Аналог Si-спинового кубита: наблюдаем Rabi-осцилляции ядер | ≈ 300–500 | ★★★ |
🔝 ТОП-3 «домашних» варианта
1. Фотонный «квантовый компьютер» Дойча
Материалы: лазерная указка 630 нм, 2 линейных поляризатора, ¼- и ½-волновые пластины (круговые поляризаторы от фото-фильтров).
Результат: реализуем все 4 функции оракула и алгоритм Дойча (1 запрос вместо 2-х классических).
Стоимость: ≈ 8 $
Инструкция: Habr, 2024 — пошаговая схема сборки и фото.
2. Интерферометр Майкельсона на материнке
Материалы: старая материнка (направляющие), полупрозрачное зеркало (от ЖК-экрана), 2 обычных зеркала, лазер.
Результат: наблюдаем интерференцию, эффект наблюдателя, «квантовый ластик» на классическом свете.
Стоимость: ≈ 5 $
Инструкция: Habr, 2023 — фото и настройка.
3. Проволочный поляризатор радиоволн
Материалы: картон + медная проволока Ø 1 мм, длина волны 12 см (микроволновка).
Результат: фильтруем фотоны в суперпозиции поляризаций — наглядная квантовая механика.
Стоимость: ≈ 2 $
Инструкция: Habr, 2023 — размеры и сборка.
⚠️ Что пока не получится дома
- Сверхпроводящие кубиты — требуют < 20 мК и микроволновую аппаратуру.
- Si-спиновые кубиты — нужен 4-К криостат и RF-генераторы (≈ 5–10 к$).
- Квантовые точки — нужен микроскоп + крио и чистая GaAs (≈ 50 к$).
Вывод: фотонные эксперименты (поляризация, интерферометр, поляризационный «кубит») — единственные квантовые технологии, которые реально повторить в кухонной лаборатории за < 10 $ и 30 минут сборки. Они не требуют чистой комнаты, но наглядно демонстрируют принципы квантовой механики и линейно-оптических квантовых вычислений.