Kľúčové poznatky
- Diamanty by sa jedného dňa mohli použiť na ukladanie obrovského množstva informácií.
- Výskumníci sa snažia využiť podivné efekty kvantovej mechaniky na uchovávanie informácií.
- Odborníci však tvrdia, že kvantový pevný disk vo svojom počítači tak skoro nečakajte.
Diamanty môžu byť kľúčom k ukladaniu obrovského množstva údajov.
Výskumníci v Japonsku vytvorili čistý a ľahký diamant na použitie v kvantovej výpočtovej technike, čo by mohlo 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 nulách a jednotkách, 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 sa dali použiť ako kvantové pamäťové médium. Kryštalické štruktúry môžu byť použité 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 zo Saga University tvrdia, že vyvinuli nový výrobný proces, ktorý dokáže vyrobiť diamantové plátky, ktoré sú dva palce veľké a dostatočne čisté na praktické použitie."2-palcový diamantový plátok teoreticky umožňuje dostatok kvantovej pamäte na zaznamenanie 1 miliardy Blu-ray diskov," napísala spoločnosť v tlačovej správe. "Toto zodpovedá všetkým mobilným dátam distribuovaným na svete za jeden deň."
Bader povedal, že tento prístup k diamantovej pamäti sa spolieha na uloženie qubitu ako jadrovej rotácie. "Napríklad fyzici demonštrovali ukladanie qubitu do rotácie atómu dusíka vloženého do diamantu," dodal.
Sľubný výskum
Diamanty sú len jedným zo spôsobov, ako môžu kvantové počítače ukladať dáta. Vedci sledujú dva smery budovania kvantových pamätí, jeden využíva prenos svetla a druhý pomocou fyzických 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 merať amplitúdu aj fázu bez interferencie so svetlom. O svetle teda môžeme uvažovať ako o spôsobe prenosu qubitov – podobne ako v klasickej počítačovej sieti.“
Uvažuje sa ešte o exotickejších materiáloch ako sú diamanty. Začiatkom tohto roka vedci použili qubit vyrobený z iónu prvku vzácnych zemín, ytterbia, ktorý sa používa aj v laseroch, a vložili 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 stavov,“povedal Bader.
Vasili Perebeinos, profesor na Štátnej univerzite v New Yorku Buffalo, ktorý pracuje na kvantovej pamäti, povedal Lifewire v e-mailovom rozhovore, že výskumníci sa snažia identifikovať pevné materiály, ktoré by mohli byť užitočné na ukladanie kvantových údajov.
Ukladanie qubitov je náročnejšie ako ukladanie klasických bitov, pretože qubity nemožno klonovať, sú náchylné na chyby a majú krátku životnosť v zlomku sekundy.
„Výhoda polovodičovej kvantovej pamäte je v schopnosti miniaturizovať a škálovať komponenty kvantových sieťových zariadení,“povedal Perebeinos.
Kvantový pevný disk však vo svojom počítači tak skoro nečakajte. 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.“
