Key takeaways
- Diamanter kan en dag brukes til å lagre enorme mengder informasjon.
- Forskere prøver å bruke de merkelige effektene av kvantemekanikk for å holde informasjon.
- Eksperter sier imidlertid ikke forvent en kvanteharddisk i PC-en din med det første.
Diamanter kan være nøkkelen til å lagre enorme mengder data.
Forskere i Japan har skapt en ren og lett diamant for bruk i kvanteberegning i et trekk som kan føre til nye typer harddisker. Det er en del av en pågående innsats for å bruke de merkelige effektene av kvantemekanikk for å holde informasjon.
"I motsetning til våre klassiske datamaskiner som opererer på binære sifre (eller 'bits'), det vil si 0-er og 1-er, bruker kvantedatamaskiner 'qubits' som kan være i en lineær kombinasjon av to tilstander, " David Bader, en professor i informatikk ved New Jersey Institute of Technology som studerer kvanteminne, fort alte Lifewire i et e-postintervju. "Å lagre qubits er mer utfordrende enn å lagre klassiske biter siden qubits ikke kan klones, er utsatt for feil og har en kort levetid på en brøkdel av et sekund."
Quantum Memories
Forskere har lenge antatt at diamanter kan brukes som et kvantelagringsmedium. De krystallinske strukturene kan brukes til å lagre data som qubits hvis de kan gjøres nesten fri for nitrogen. Produksjonsprosessen er imidlertid kompleks, og frem til nå er diamantene som er laget for små til praktiske formål.
Adamant Namiki Precision Jewelry Company og forskere fra Saga University hevder å ha utviklet en ny produksjonsprosess som kan produsere diamantskiver som er to tommer store og rene nok til praktisk bruk."En 2-tommers diamantplate muliggjør teoretisk nok kvanteminne til å ta opp 1 milliard Blu-ray-plater," skrev selskapet i pressemeldingen. "Dette tilsvarer all mobildata som distribueres i verden på én dag."
Bader sa at denne diamantminnetilnærmingen er avhengig av å lagre qubiten som et kjernefysisk spinn. "For eksempel har fysikere demonstrert lagring av en qubit i spinn av et nitrogenatom innebygd i en diamant," la han til.
Promising Research
Diamanter er bare én måte kvantedatamaskiner kan lagre data på. Forskere forfølger to retninger for å bygge kvanteminner, den ene bruker overføring av lys og den andre ved hjelp av fysiske materialer, sa Bader.
"Qubits kan representeres av lysets amplitude og fase," la Bader til. "Lys brukes også i kvanteberegningens gradientekko-minne der lystilstandene kartlegges til eksitasjonen av atomskyer, og lyset kan "uabsorberes" senere. Dessverre er det imidlertid umulig å måle både amplitude og fase uten å forstyrre lyset. Så vi kan tenke på lys som en måte å transportere qubits på - omtrent som et klassisk datanettverk."
Enda mer eksotiske materialer enn diamanter vurderes. Tidligere i år brukte forskere en qubit laget av et ion av det sjeldne jordartelementet, ytterbium, som også brukes i lasere, og innebygde dette ionet i en gjennomsiktig krystall av yttriumorthovanadat. "Kvantetilstandene ble deretter manipulert ved hjelp av optiske felt og mikrobølgefelt," sa Bader.
Quantum-minne kan potensielt omgå problemer med å produsere store nok harddisker. Bader påpekte at klassiske datalagringssystemer av den typen som er i PC-er vokser lineært i mengden informasjon lagret av klassiske biter. Hvis du for eksempel dobler harddisken fra 512 GB til 1 TB, har du doblet mengden informasjon du kan lagre, sa han.
Qubits er "fenomenale" for lagring av informasjon, og mengden informasjon som er representert vokser eksponentielt i antall qubits. "For eksempel, ved å legge til én qubit til i et system dobler antall stater," sa Bader.
Vasili Perebeinos, en professor ved State University of New York Buffalo som jobber med et kvanteminne, fort alte Lifewire i et e-postintervju at forskere prøver å identifisere solid-state materialer som kan være nyttige for kvantedatalagring.
Lagre qubits er mer utfordrende enn lagring av klassiske biter siden qubits ikke kan klones, er utsatt for feil og har en kort levetid på en brøkdel av et sekund.
"Fordelen med solid-state kvanteminne er muligheten til å miniatyrisere og skalere kvantenettverkskomponentene," sa Perebeinos.
Forvent imidlertid ikke en kvanteharddisk på PC-en din med det første. Bader sa at "det vil ta år, og muligens til og med tiår, å bygge store nok kvantedatamaskiner med tilstrekkelig antall qubits for å løse applikasjoner i den virkelige verden."
