Merevlemeze egy napon gyémántokat használhat a tároláshoz

A gyémántok jelenthetik a kulcsot a hatalmas mennyiségű adat tárolására.

Japán kutatók létrehozták tiszta és könnyű gyémánt kvantum-számítástechnikában való felhasználásra olyan lépésben, amely új típusú merevlemezekhez vezethet. Ez annak a folyamatos erőfeszítésnek a része, hogy a kvantummechanika furcsa hatásait információ tárolására használják fel.

"A klasszikus számítógépeinkkel ellentétben, amelyek bináris számjegyekkel (vagy "bitekkel") működnek, azaz 0-val és 1-gyel, a kvantumszámítógépek "qubiteket" használnak, amelyek két állapot lineáris kombinációjában lehetnek." David Bader, a New Jersey Institute of Technology számítástechnikai professzora, aki kvantummemóriát vizsgál, mondta el a Lifewire-nek egy e-mailes interjúban. "A qubitek tárolása nagyobb kihívást jelent, mint a klasszikus bitek tárolása, mivel a qubitek nem klónozhatók, hajlamosak a hibára, és élettartamuk rövid, a másodperc töredéke."

Kvantum emlékek

A kutatók régóta feltételezik, hogy a gyémántokat kvantumtároló közegként is fel lehetne használni. A kristályos szerkezetek felhasználhatók adatok qubitként történő tárolására, ha csaknem nitrogénmentessé tehetők. A gyártási folyamat azonban összetett, és ez idáig a létrehozott gyémántok túl kicsik a gyakorlati célokhoz.

Adamant Namiki Precision Jewelry Company és a Saga Egyetem kutatói azt állítják, hogy kifejlesztettek egy új gyártási eljárást, amellyel két hüvelyk méretű gyémánt ostyákat lehet előállítani, amelyek elég tisztaak a gyakorlati alkalmazásokhoz. "Egy 2 hüvelykes gyémánt lapka elméletileg elegendő kvantummemóriát tesz lehetővé 1 milliárd Blu-ray lemez rögzítéséhez" - írja a cég a sajtóközleményben. "Ez egyenértékű a világ egy nap alatt elosztott összes mobiladatával."

Bader szerint ez a gyémántmemória-megközelítés a qubit nukleáris spinként való tárolásán alapul. "Például, fizikusok bebizonyították, hogy egy kubitet tárolnak egy gyémántba ágyazott nitrogénatom spinjében" - tette hozzá.

Ígéretes kutatás

A gyémántok csak az egyik módja annak, hogy a kvantumszámítógépek adatokat tároljanak. A tudósok két irányt követnek a kvantummemóriák felépítésében: az egyik a fényáteresztés, a másik pedig a fizikai anyagok felhasználása, mondta Bader.

"A Qubit a fény amplitúdójával és fázisával ábrázolható" - tette hozzá Bader. „A fényt a kvantumszámítástechnika gradiens visszhang-memóriájában is használják, ahol a fényállapotokat az atomfelhők gerjesztésében leképezik, és a fény később „elnyelődik”. Sajnos azonban lehetetlen megmérni mind az amplitúdót, mind a fázist a fény zavarása nélkül. Tehát a fényre úgy gondolhatunk, mint a qubitek szállítására – akár egy klasszikus számítógépes hálózatra.”

Még a gyémántoknál is egzotikusabb anyagokat fontolgatnak. Korábban ebben az évben, a tudósok qubitet használtak a ritkaföldfém elem, az itterbium ionjából készült, amelyet lézerekben is használnak, és ezt az iont átlátszó ittrium-ortovanadát kristályba ágyazták be. "A kvantumállapotokat optikai és mikrohullámú mezők segítségével manipulálták" - mondta Bader.

A kvantummemória potenciálisan megkerülheti a problémákat, ha elég nagy merevlemezeket állít elő. Bader rámutatott, hogy a klasszikus számítógépes tárolórendszerek, mint amilyenek a PC-kben vannak, lineárisan növekszik a klasszikus bitek által tárolt információ mennyiségében. Például, ha megduplázza a merevlemezét 512 GB-ról 1 TB-ra, akkor megduplázza a tárolható információ mennyiségét.

A qubitek "fenomenálisak" az információ tárolására, és a megjelenített információ mennyisége exponenciálisan növekszik a qubitek számában. "Például, ha csak egy qubitet adunk egy rendszerhez, az megduplázza az állapotok számát" - mondta Bader.

Vaszilij Perebeinosz, a New York-i Buffalo Állami Egyetem professzora, aki kvantummemórián dolgozik, elmondta a Lifewire-nek egy e-mailben. interjú során a kutatók olyan szilárdtest anyagokat próbálnak azonosítani, amelyek hasznosak lehetnek kvantumadatokhoz tárolás.

"A szilárdtest-kvantummemória előnye abban rejlik, hogy képes miniatürizálni és méretezni a kvantumhálózati eszközök összetevőit" - mondta Perebeinos.

Azonban ne számítson egyhamar kvantummerevlemezre a számítógépében. Bader azt mondta, hogy "évekbe, sőt akár évtizedekbe is telhet, hogy elég nagy kvantumszámítógépeket hozzunk létre kellő számú qubittel a valós alkalmazások megoldásához".