Βασικά Takeaways
- Τα διαμάντια θα μπορούσαν μια μέρα να χρησιμοποιηθούν για την αποθήκευση τεράστιων ποσοτήτων πληροφοριών.
- Ερευνητές προσπαθούν να χρησιμοποιήσουν τα περίεργα αποτελέσματα της κβαντικής μηχανικής για να συγκρατήσουν πληροφορίες.
- Ωστόσο, οι ειδικοί λένε ότι μην περιμένετε σύντομα έναν κβαντικό σκληρό δίσκο στον υπολογιστή σας.
Τα διαμάντια μπορεί να είναι το κλειδί για την αποθήκευση τεράστιων ποσοτήτων δεδομένων.
Ερευνητές στην Ιαπωνία δημιούργησαν ένα καθαρό και ελαφρύ διαμάντι για χρήση στον κβαντικό υπολογισμό σε μια κίνηση που θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέα είδη σκληρών δίσκων. Αποτελεί μέρος μιας συνεχιζόμενης προσπάθειας να χρησιμοποιηθούν τα περίεργα αποτελέσματα της κβαντικής μηχανικής για τη διατήρηση πληροφοριών.
"Σε αντίθεση με τους κλασικούς υπολογιστές μας που λειτουργούν σε δυαδικά ψηφία (ή "bits"), δηλαδή 0 και 1, οι κβαντικοί υπολογιστές χρησιμοποιούν "qubits" που μπορεί να είναι σε γραμμικό συνδυασμό δύο καταστάσεων, " David Bader, ένας καθηγητής πληροφορικής στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας του Νιου Τζέρσεϊ που μελετά την κβαντική μνήμη, είπε στο Lifewire σε μια συνέντευξη μέσω email. "Η αποθήκευση των qubits είναι πιο δύσκολη από την αποθήκευση των κλασικών bit, καθώς τα qubits δεν μπορούν να κλωνοποιηθούν, είναι επιρρεπή σε σφάλματα και έχουν μια σύντομη διάρκεια ζωής ενός κλάσματος του δευτερολέπτου."
Κβαντικές Μνήμες
Ερευνητές έχουν υποθέσει εδώ και καιρό ότι τα διαμάντια θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως κβαντικό μέσο αποθήκευσης. Οι κρυσταλλικές δομές μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αποθήκευση δεδομένων ως qubits εάν μπορούν να γίνουν σχεδόν απαλλαγμένες από άζωτο. Ωστόσο, η διαδικασία κατασκευής είναι περίπλοκη και μέχρι τώρα, τα διαμάντια που έχουν δημιουργηθεί είναι πολύ μικρά για πρακτικούς σκοπούς.
Adamant Namiki Precision Jewelry Company και ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Saga ισχυρίζονται ότι έχουν αναπτύξει μια νέα διαδικασία κατασκευής που μπορεί να παράγει διαμαντένιες γκοφρέτες μεγέθους δύο ιντσών και αρκετά καθαρές για πρακτικές εφαρμογές.«Μια διαμαντένια γκοφρέτα 2 ιντσών θεωρητικά παρέχει αρκετή κβαντική μνήμη για την εγγραφή 1 δισεκατομμυρίου δίσκων Blu-ray», έγραψε η εταιρεία στο δελτίο ειδήσεων. "Αυτό είναι ισοδύναμο με όλα τα δεδομένα κινητής τηλεφωνίας που διανέμονται στον κόσμο σε μια μέρα."
Ο Bader είπε ότι αυτή η προσέγγιση μνήμης με διαμάντια βασίζεται στην αποθήκευση του qubit ως πυρηνική περιστροφή. "Για παράδειγμα, οι φυσικοί έχουν αποδείξει ότι αποθηκεύουν ένα qubit στο σπιν ενός ατόμου αζώτου που είναι ενσωματωμένο σε ένα διαμάντι", πρόσθεσε.
Υποσχόμενη Έρευνα
Τα διαμάντια είναι μόνο ένας τρόπος με τον οποίο οι κβαντικοί υπολογιστές μπορούσαν να αποθηκεύσουν δεδομένα. Οι επιστήμονες επιδιώκουν δύο κατευθύνσεις για την κατασκευή κβαντικών αναμνήσεων, η μία χρησιμοποιώντας μετάδοση φωτός και η άλλη χρησιμοποιώντας φυσικά υλικά, είπε ο Bader.
"Τα qubits μπορούν να αναπαρασταθούν από το πλάτος και τη φάση του φωτός", πρόσθεσε ο Bader. «Το φως χρησιμοποιείται επίσης στη μνήμη ηχούς βαθμίδωσης του κβαντικού υπολογισμού, όπου οι καταστάσεις του φωτός χαρτογραφούνται στη διέγερση των νεφών ατόμων και το φως μπορεί να «απορροφηθεί» αργότερα. Δυστυχώς, όμως, είναι αδύνατο να μετρηθούν τόσο το πλάτος όσο και η φάση χωρίς να παρεμβάλλεται το φως. Επομένως, μπορούμε να σκεφτούμε το φως ως έναν τρόπο μεταφοράς qubits - όπως ένα κλασικό δίκτυο υπολογιστών."
Εξετάζονται ακόμη περισσότερα εξωτικά υλικά από τα διαμάντια. Νωρίτερα φέτος, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν ένα qubit κατασκευασμένο από ένα ιόν του στοιχείου σπάνιας γαίας, το υττέρβιο, το οποίο χρησιμοποιείται επίσης σε λέιζερ, και ενσωμάτωσαν αυτό το ιόν σε έναν διαφανή κρύσταλλο ορθοβαναδικού υττρίου. "Οι κβαντικές καταστάσεις στη συνέχεια χειραγωγήθηκαν χρησιμοποιώντας οπτικά και μικροκυματικά πεδία", είπε ο Bader.
Η κβαντική μνήμη θα μπορούσε ενδεχομένως να παρακάμψει προβλήματα με την παραγωγή αρκετά μεγάλων σκληρών δίσκων. Ο Bader επεσήμανε ότι τα κλασικά συστήματα αποθήκευσης υπολογιστών του είδους που υπάρχουν σε υπολογιστές αυξάνονται γραμμικά ως προς τον όγκο των πληροφοριών που αποθηκεύονται από τα κλασικά bits. Για παράδειγμα, αν διπλασιάσετε τον σκληρό σας δίσκο από 512 GB σε 1 TB, έχετε διπλασιάσει τον όγκο των πληροφοριών που μπορείτε να αποθηκεύσετε, είπε.
Τα Qubits είναι "φαινόμενα" για την αποθήκευση πληροφοριών και ο όγκος των πληροφοριών που αντιπροσωπεύονται αυξάνεται εκθετικά στον αριθμό των qubits. "Για παράδειγμα, η προσθήκη μόνο ενός επιπλέον qubit σε ένα σύστημα διπλασιάζει τον αριθμό των καταστάσεων", είπε ο Bader.
Ο Βασίλης Περεμπείνος, καθηγητής στο Κρατικό Πανεπιστήμιο της Νέας Υόρκης Μπάφαλο που εργάζεται σε μια κβαντική μνήμη, είπε στο Lifewire σε μια συνέντευξη μέσω email ότι οι ερευνητές προσπαθούν να εντοπίσουν υλικά στερεάς κατάστασης που θα μπορούσαν να είναι χρήσιμα για την αποθήκευση κβαντικών δεδομένων.
Η αποθήκευση qubits είναι πιο δύσκολη από την αποθήκευση των κλασικών bit, καθώς τα qubits δεν μπορούν να κλωνοποιηθούν, είναι επιρρεπή σε σφάλματα και έχουν σύντομη διάρκεια ζωής ενός κλάσματος του δευτερολέπτου.
"Το πλεονέκτημα της κβαντικής μνήμης στερεάς κατάστασης είναι στην ικανότητα μικρογραφίας και κλιμάκωσης των στοιχείων της συσκευής κβαντικού δικτύου", είπε ο Perebeinos.
Ωστόσο, μην περιμένετε έναν κβαντικό σκληρό δίσκο στον υπολογιστή σας σύντομα. Ο Bader είπε ότι "θα χρειαστούν χρόνια, και ενδεχομένως ακόμη και δεκαετίες, για να κατασκευαστούν αρκετά μεγάλοι κβαντικοί υπολογιστές με επαρκή αριθμό qubits για την επίλυση πραγματικών εφαρμογών."
