Kluczowe dania na wynos
- Diamenty mogą pewnego dnia służyć do przechowywania ogromnych ilości informacji.
- Naukowcy próbują wykorzystać dziwne efekty mechaniki kwantowej do przechowywania informacji.
- Jednak eksperci twierdzą, że w najbliższym czasie nie należy spodziewać się kwantowego dysku twardego w swoim komputerze.
Diamenty mogą być kluczem do przechowywania ogromnych ilości danych.
Naukowcy z Japonii stworzyli czysty i lekki diament do wykorzystania w obliczeniach kwantowych, co może doprowadzić do powstania nowych rodzajów dysków twardych. Jest to część nieustających wysiłków, aby wykorzystać dziwne efekty mechaniki kwantowej do przechowywania informacji.
W przeciwieństwie do naszych klasycznych komputerów, które operują na cyfrach binarnych (lub bitach), czyli zerach i jedynkach, komputery kwantowe używają kubitów, które mogą stanowić liniową kombinację dwóch stanów, David Bader, profesor informatyki z New Jersey Institute of Technology, który bada pamięć kwantową, powiedział Lifewire w e-mailowym wywiadzie. „Przechowywanie kubitów jest trudniejsze niż przechowywanie klasycznych bitów, ponieważ kubitów nie można klonować, są podatne na błędy i mają krótki czas życia, wynoszący ułamek sekundy”.
Wspomnienia kwantowe
Naukowcy od dawna stawiali hipotezę, że diamenty mogą być używane jako kwantowe medium do przechowywania danych. Struktury krystaliczne mogą służyć do przechowywania danych jako kubitów, jeśli można je prawie całkowicie uwolnić od azotu. Jednak proces produkcyjny jest złożony i do tej pory powstałe diamenty są zbyt małe do celów praktycznych.
Adamant Namiki Precision Jewelry Company i badacze z Uniwersytetu Saga twierdzą, że opracowali nowy proces produkcyjny, który umożliwia produkcję płytek diamentowych o wielkości dwóch cali i wystarczająco czystych do praktycznych zastosowań.„Dwucalowy diamentowy wafel teoretycznie zapewnia wystarczającą ilość pamięci kwantowej, aby nagrać 1 miliard dysków Blu-ray” – napisała firma w komunikacie prasowym. „Jest to odpowiednik wszystkich danych mobilnych rozprowadzanych na świecie w ciągu jednego dnia”.
Bader powiedział, że to podejście do pamięci diamentowej polega na przechowywaniu kubitu jako spinu jądrowego. „Na przykład fizycy wykazali przechowywanie kubitu w spinie atomu azotu osadzonego w diamencie” – dodał.
Obiecujące badania
Diamenty to tylko jeden sposób, w jaki komputery kwantowe mogą przechowywać dane. Bader powiedział, że naukowcy podążają dwoma kierunkami budowy pamięci kwantowych, jednym wykorzystującym transmisję światła, a drugim wykorzystującym materiały fizyczne.
„Kubity mogą być reprezentowane przez amplitudę i fazę światła” – dodał Bader. „Światło jest również wykorzystywane w pamięci echa gradientowego obliczeń kwantowych, gdzie stany światła są mapowane na wzbudzanie chmur atomów, a światło może być później „niepochłonięte”. Niestety nie da się zmierzyć zarówno amplitudy, jak i fazy bez ingerencji w światło. Możemy więc myśleć o świetle jako o sposobie transportu kubitów - podobnie jak w klasycznej sieci komputerowej.”
Rozważane są nawet bardziej egzotyczne materiały niż diamenty. Na początku tego roku naukowcy wykorzystali kubit wykonany z jonu pierwiastka ziem rzadkich iterbu, który jest również używany w laserach, i osadzili ten jon w przezroczystym krysztale ortowanadanu itru. „Stany kwantowe były następnie manipulowane za pomocą pól optycznych i mikrofalowych” – powiedział Bader.
Pamięć kwantowa może potencjalnie ominąć problemy z produkcją wystarczająco dużych dysków twardych. Bader wskazał, że klasyczne komputerowe systemy pamięci, takie jak komputery osobiste, rosną liniowo w ilości informacji przechowywanych przez klasyczne bity. Na przykład, jeśli podwoisz swój dysk twardy z 512 GB do 1 TB, podwoisz ilość informacji, które możesz przechowywać, powiedział.
Kubity są „fenomenalne” do przechowywania informacji, a ilość reprezentowanych informacji rośnie wykładniczo wraz z liczbą kubitów. „Na przykład dodanie jeszcze jednego kubitu do systemu podwaja liczbę stanów” - powiedział Bader.
Vasili Perebeinos, profesor na The State University of New York Buffalo, który pracuje nad pamięcią kwantową, powiedział Lifewire w wywiadzie e-mailowym, że naukowcy próbują zidentyfikować materiały półprzewodnikowe, które mogłyby być przydatne do przechowywania danych kwantowych.
Przechowywanie kubitów jest trudniejsze niż przechowywanie klasycznych bitów, ponieważ kubitów nie można klonować, są podatne na błędy i mają krótki czas życia, wynoszący ułamek sekundy.
„Zaletą półprzewodnikowej pamięci kwantowej jest możliwość miniaturyzacji i skalowania komponentów kwantowych urządzeń sieciowych” – powiedział Perebeinos.
Nie oczekuj jednak, że w najbliższym czasie w Twoim komputerze znajdzie się dysk kwantowy. Bader powiedział, że „zbudowanie wystarczająco dużych komputerów kwantowych z wystarczającą liczbą kubitów do rozwiązywania rzeczywistych aplikacji zajmie lata, a być może nawet dziesięciolecia”.
