Váš pevný disk môže jedného dňa používať diamanty na ukladanie

Diamanty môžu byť kľúčom k ukladaniu obrovského množstva údajov.

Výskumníci v Japonsku vytvorili čistý a ľahký diamant na použitie v kvantových výpočtoch v pohybe, ktorý by mohol viesť k novým druhom pevných diskov. Je to súčasť pokračujúceho úsilia využívať podivné efekty kvantovej mechaniky na uchovávanie informácií.

"Na rozdiel od našich klasických počítačov, ktoré fungujú na binárnych čísliciach (alebo "bitoch"), teda 0 a 1, kvantové počítače používajú "qubity", ktoré môžu byť v lineárnej kombinácii dvoch stavov," David Bader, profesor informatiky na Technologickom inštitúte v New Jersey, ktorý študuje kvantovú pamäť, povedal Lifewire v e-mailovom rozhovore. "Ukladanie qubitov je náročnejšie ako ukladanie klasických bitov, pretože qubity nemožno klonovať, sú náchylné na chyby a majú krátku životnosť v zlomku sekundy."

Kvantové spomienky

Výskumníci už dlho predpokladali, že diamanty by mohli byť použité ako kvantové pamäťové médium. Kryštalické štruktúry možno použiť na ukladanie údajov ako qubity, ak môžu byť vyrobené takmer bez dusíka. Výrobný proces je však zložitý a diamanty, ktoré boli doteraz vytvorené, sú príliš malé na praktické účely.

Spoločnosť Adamant Namiki Precision Jewelry Company a výskumníci z univerzity Saga tvrdia, že vyvinuli nový výrobný proces, ktorý dokáže vyrobiť diamantové plátky s veľkosťou dva palce a dostatočne čisté na praktické aplikácie. „2-palcový diamantový plátok teoreticky umožňuje dostatok kvantovej pamäte na zaznamenanie 1 miliardy Blu-ray diskov,“ napísala spoločnosť v tlačovej správe. "To je ekvivalent všetkých mobilných dát distribuovaných na svete za jeden deň."

Bader povedal, že tento prístup k diamantovej pamäti sa spolieha na uloženie qubitu ako jadrového spinu. „Fyzici napríklad demonštrovali ukladanie qubitu do rotácie atómu dusíka vloženého do diamantu,“ dodal.

Sľubný výskum

Diamanty sú len jedným zo spôsobov, ako môžu kvantové počítače ukladať údaje. Vedci sledujú dva smery budovania kvantových pamätí, jeden využíva prenos svetla a druhý pomocou fyzikálnych materiálov, povedal Bader.

"Qubity môžu byť reprezentované amplitúdou a fázou svetla," dodal Bader. "Svetlo sa používa aj v gradientovej echo pamäti kvantových počítačov, kde sú stavy svetla mapované do excitácie mrakov atómov a svetlo môže byť neskôr "neabsorbované". Nanešťastie však nie je možné zmerať amplitúdu aj fázu bez interferencie so svetlom. Takže môžeme uvažovať o svetle ako o spôsobe prenosu qubitov – podobne ako v klasickej počítačovej sieti.“

Uvažuje sa aj o exotickejších materiáloch ako sú diamanty. Na začiatku tohto roka, vedci použili qubit vyrobený z iónu prvku vzácnych zemín, ytterbia, ktorý sa tiež používa v laseroch, a vložený tento ión do priehľadného kryštálu ortovanadátu ytria. "Kvantové stavy boli potom manipulované pomocou optických a mikrovlnných polí, " povedal Bader.

Kvantová pamäť by mohla potenciálne obísť problémy s výrobou dostatočne veľkých pevných diskov. Bader poukázal na to, že klasické počítačové úložné systémy, aké sú v PC, lineárne rastú v množstve informácií uložených klasickými bitmi. Napríklad, ak zdvojnásobíte svoj pevný disk z 512 GB na 1 TB, zdvojnásobíte množstvo informácií, ktoré môžete uložiť, povedal.

Qubity sú „fenomenálne“ na ukladanie informácií a množstvo reprezentovaných informácií rastie exponenciálne v počte qubitov. "Napríklad pridaním len jedného ďalšieho qubitu do systému sa zdvojnásobí počet štátov," povedal Bader.

Vasilij Perebeinos, profesor na The State University of New York Buffalo, ktorý pracuje na kvantovej pamäti, povedal Lifewire v e-maile rozhovor, že výskumníci sa snažia identifikovať materiály v tuhom stave, ktoré by mohli byť užitočné pre kvantové dáta skladovanie.

„Výhoda polovodičovej kvantovej pamäte je v schopnosti miniaturizovať a škálovať komponenty kvantových sieťových zariadení,“ povedal Perebeinos.

Nečakajte však v dohľadnej dobe vo svojom počítači kvantový pevný disk. Bader povedal, že "bude trvať roky a možno aj desaťročia, kým sa postavia dostatočne veľké kvantové počítače s dostatočným počtom qubitov na riešenie aplikácií v reálnom svete."