Key takeaways
- Diamanter kunne en dag bruges til at opbevare enorme mængder information.
- Forskere forsøger at bruge kvantemekanikkens mærkelige effekter til at opbevare information.
- Eksperter siger dog, at du ikke skal forvente en kvanteharddisk i din pc på et tidspunkt.
Diamanter kan være nøglen til lagring af enorme mængder data.
Forskere i Japan har skabt en ren og let diamant til brug i kvanteberegning i et træk, der kan føre til nye slags harddiske. Det er en del af en igangværende indsats for at bruge kvantemekanikkens mærkelige effekter til at opbevare information.
"I modsætning til vores klassiske computere, der opererer på binære cifre (eller 'bits'), det vil sige 0'er og 1'er, bruger kvantecomputere 'qubits', der kan være i en lineær kombination af to tilstande, " David Bader, en professor i datalogi ved New Jersey Institute of Technology, der studerer kvantehukommelse, fort alte Lifewire i et e-mailinterview. "At gemme qubits er mere udfordrende end at gemme klassiske bits, da qubits ikke kan klones, er fejltilbøjelige og har en kort levetid på en brøkdel af et sekund."
Quantum Memories
Forskere har længe antaget, at diamanter kunne bruges som et kvantelagringsmedium. De krystallinske strukturer kan bruges til at lagre data som qubits, hvis de kan gøres næsten fri for nitrogen. Fremstillingsprocessen er dog kompleks, og indtil nu er de diamanter, der er blevet skabt, for små til praktiske formål.
Adamant Namiki Precision Jewelry Company og forskere fra Saga University hævder at have udviklet en ny fremstillingsproces, der kan producere diamantskiver, der er to tommer store og rene nok til praktiske anvendelser."En 2-tommer diamantwafer muliggør teoretisk nok kvantehukommelse til at optage 1 milliard Blu-ray-diske," skrev virksomheden i pressemeddelelsen. "Dette svarer til al mobildata, der distribueres i verden på én dag."
Bader sagde, at denne diamanthukommelsestilgang er afhængig af lagring af qubit'en som et nukleart spin. "For eksempel har fysikere demonstreret, at de lagrer en qubit i spindet af et nitrogenatom indlejret i en diamant," tilføjede han.
lovende forskning
Diamanter er kun én måde, hvorpå kvantecomputere kan lagre data. Forskere forfølger to retninger for at bygge kvantehukommelser, den ene ved hjælp af transmission af lys og den anden ved hjælp af fysiske materialer, sagde Bader.
"Qubits kan repræsenteres af lysets amplitude og fase," tilføjede Bader. "Lys bruges også i kvanteberegningens gradientekkohukommelse, hvor lysets tilstande kortlægges i excitationen af atomskyer, og lyset kan blive 'uabsorberet' senere. Desværre er det dog umuligt at måle både amplitude og fase uden at forstyrre lyset. Så vi kan tænke på lys som en måde at transportere qubits på - meget som et klassisk computernetværk."
Endnu mere eksotiske materialer end diamanter overvejes. Tidligere i år brugte forskere en qubit lavet af en ion af det sjældne jordarters element, ytterbium, som også bruges i lasere, og indlejrede denne ion i en gennemsigtig krystal af yttriumorthovanadat. "Kvantetilstandene blev derefter manipuleret ved hjælp af optiske felter og mikrobølgefelter," sagde Bader.
Quantum memory kunne potentielt omgå problemer med at producere store nok harddiske. Bader påpegede, at klassiske computerlagringssystemer af den slags, der er i pc'er, vokser lineært i mængden af information, der lagres af klassiske bits. For eksempel, hvis du fordobler din harddisk fra 512 GB til 1 TB, har du fordoblet mængden af information, du kan gemme, sagde han.
Qubits er "fænomenale" til lagring af information, og mængden af repræsenteret information vokser eksponentielt i antallet af qubits. "For eksempel fordobles antallet af stater ved at tilføje blot en qubit mere til et system," sagde Bader.
Vasili Perebeinos, en professor ved State University of New York Buffalo, der arbejder på en kvantehukommelse, fort alte Lifewire i et e-mailinterview, at forskere forsøger at identificere solid-state materialer, der kunne være nyttige til lagring af kvantedata.
Lagring af qubits er mere udfordrende end at gemme klassiske bits, da qubits ikke kan klones, er fejltilbøjelige og har en kort levetid på en brøkdel af et sekund.
"Fordelen ved solid-state kvantehukommelse er evnen til at miniaturisere og skalere kvantenetværkskomponenterne," sagde Perebeinos.
Forvent dog ikke en kvanteharddisk i din pc på et tidspunkt snart. Bader sagde, at "det vil tage år, og muligvis endda årtier, at bygge store nok kvantecomputere med tilstrækkeligt antal qubits til at løse applikationer fra den virkelige verden."
