Ključni izsledki
- Diamante bi nekoč lahko uporabili za shranjevanje ogromnih količin informacij.
- Raziskovalci poskušajo uporabiti nenavadne učinke kvantne mehanike za shranjevanje informacij.
- Vendar pa strokovnjaki pravijo, da ne pričakujte kvantnega trdega diska v svojem računalniku kmalu.
Diamanti so morda ključ do shranjevanja ogromnih količin podatkov.
Raziskovalci na Japonskem so ustvarili čisti in lahki diamant za uporabo v kvantnem računalništvu v potezi, ki bi lahko vodila do novih vrst trdih diskov. To je del nenehnega prizadevanja za uporabo nenavadnih učinkov kvantne mehanike za shranjevanje informacij.
"Za razliko od naših klasičnih računalnikov, ki delujejo na binarnih cifrah (ali 'bitih'), to je 0 in 1, kvantni računalniki uporabljajo 'kubite', ki so lahko v linearni kombinaciji dveh stanj," David Bader, profesor računalništva na tehnološkem inštitutu v New Jerseyju, ki preučuje kvantni spomin, je za Lifewire povedal v elektronskem intervjuju. "Shranjevanje kubitov je večji izziv kot shranjevanje klasičnih bitov, saj kubitov ni mogoče klonirati, so nagnjeni k napakam in imajo kratko življenjsko dobo delčka sekunde."
Quantum Memories
Raziskovalci že dolgo domnevajo, da bi lahko diamante uporabili kot kvantni medij za shranjevanje. Kristalne strukture je mogoče uporabiti za shranjevanje podatkov kot kubitov, če jih je mogoče narediti skoraj brez dušika. Vendar je postopek izdelave zapleten in do zdaj so bili ustvarjeni diamanti premajhni za praktične namene.
Adamant Namiki Precision Jewelry Company in raziskovalci z univerze Saga trdijo, da so razvili nov proizvodni proces, ki lahko proizvede diamantne rezine, ki so velike dva palca in so dovolj čiste za praktično uporabo."2-palčna diamantna rezina teoretično omogoča dovolj kvantnega pomnilnika za snemanje 1 milijarde diskov Blu-ray," je podjetje zapisalo v sporočilu za javnost. "To je enakovredno vsem mobilnim podatkom, distribuiranim po svetu v enem dnevu."
Bader je dejal, da ta diamantni spominski pristop temelji na shranjevanju kubita kot jedrskega vrtenja. "Fiziki so na primer dokazali shranjevanje kubita v vrtenju atoma dušika, vgrajenega v diamant," je dodal.
Obetavne raziskave
Diamanti so le eden od načinov, kako lahko kvantni računalniki shranjujejo podatke. Znanstveniki zasledujejo dve smeri za gradnjo kvantnih spominov, eno z uporabo prenosa svetlobe in drugo z uporabo fizičnih materialov, je dejal Bader.
"Kubite lahko predstavimo z amplitudo in fazo svetlobe," je dodal Bader. "Svetloba se uporablja tudi v gradientnem odmevnem pomnilniku kvantnega računalništva, kjer se stanja svetlobe preslikajo v vzbujanje oblakov atomov, svetlobo pa je mogoče kasneje 'ne-absorbirati'. Na žalost pa je nemogoče izmeriti tako amplitudo kot fazo brez motenj svetlobe. Tako lahko o svetlobi razmišljamo kot o načinu za prenos kubitov - podobno kot klasično računalniško omrežje."
Razmišljajo o celo bolj eksotičnih materialih kot so diamanti. V začetku tega leta so znanstveniki uporabili kubit, izdelan iz iona redkozemeljskega elementa iterbija, ki se uporablja tudi v laserjih, in ta ion vdelali v prozoren kristal itrijevega ortovanadata. "Kvantna stanja so bila nato manipulirana z uporabo optičnih in mikrovalovnih polj, " je dejal Bader.
Kvantni pomnilnik bi se lahko izognil težavam pri izdelavi dovolj velikih trdih diskov. Bader je poudaril, da klasični računalniški pomnilniški sistemi, kakršni so v osebnih računalnikih, linearno rastejo glede na količino informacij, ki jih shranjujejo klasični biti. Če na primer podvojite svoj trdi disk s 512 GB na 1 TB, ste podvojili količino informacij, ki jih lahko shranite, je dejal.
Kubiti so "fenomenalni" za shranjevanje informacij in količina predstavljenih informacij eksponentno raste s številom kubitov. "Na primer, dodajanje samo še enega kubita sistemu podvoji število stanj," je dejal Bader.
Vasili Perebeinos, profesor na državni univerzi New York Buffalo, ki dela na kvantnem pomnilniku, je v intervjuju po elektronski pošti za Lifewire povedal, da raziskovalci poskušajo identificirati materiale v trdnem stanju, ki bi lahko bili uporabni za kvantno shranjevanje podatkov.
Shranjevanje kubitov je večji izziv kot shranjevanje klasičnih bitov, saj kubitov ni mogoče klonirati, so nagnjeni k napakam in imajo kratko življenjsko dobo delčka sekunde.
"Prednost polprevodniškega kvantnega pomnilnika je v zmožnosti miniaturizacije in povečanja komponent kvantne omrežne naprave," je dejal Perebeinos.
Vendar ne pričakujte kvantnega trdega diska v svojem računalniku kmalu. Bader je dejal, da "bo potrebna leta in morda celo desetletja, da zgradimo dovolj velike kvantne računalnike z zadostnim številom kubitov za reševanje aplikacij v resničnem svetu."
