Twój dysk twardy może pewnego dnia używać diamentów do przechowywania

Diamenty mogą być kluczem do przechowywania ogromnych ilości danych.

Naukowcy z Japonii stworzyli czysty i jasny diament do wykorzystania w obliczeniach kwantowych w ruchu, który może prowadzić do 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 w 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

Badacze od dawna stawiali hipotezę, że diamenty można wykorzystać jako kwantowe medium do przechowywania danych. Struktury krystaliczne mogą służyć do przechowywania danych jako kubity, 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 a naukowcy 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 do nagrania 1 miliarda 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 ze sposobów przechowywania danych przez komputery kwantowe. Bader powiedział, że naukowcy podążają dwoma kierunkami budowy pamięci kwantowych, jednym z wykorzystaniem transmisji światła, a drugim z wykorzystaniem materiałów fizycznych.

„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 jeszcze bardziej egzotyczne materiały niż diamenty. Wcześniej w tym roku, naukowcy użyli kubit wykonany z jonu pierwiastka ziem rzadkich, iterbu, który jest również używany w laserach, i osadzony 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 przechowywania, 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.

Wasilij Perebeinos, profesor na The State University of New York Buffalo, który pracuje nad pamięcią kwantową, powiedział Lifewire w e-mailu wywiad, w którym badacze próbują zidentyfikować materiały w stanie stałym, które mogą być przydatne w przypadku danych kwantowych składowanie.

„Zaletą półprzewodnikowej pamięci kwantowej jest możliwość miniaturyzacji i skalowania komponentów kwantowych urządzeń sieciowych” – powiedział Perebeinos.

Jednak nie oczekuj, że w najbliższym czasie w twoim komputerze znajdzie się kwantowy dysk twardy. Bader powiedział, że „zbudowanie wystarczająco dużych komputerów kwantowych z wystarczającą liczbą kubitów do rozwiązywania rzeczywistych aplikacji zajmie lata, a być może nawet dziesięciolecia”.