Kulcs elvitelek
- A gyémántok egy napon hatalmas mennyiségű információ tárolására használhatók.
- A kutatók a kvantummechanika furcsa hatásait próbálják felhasználni információ tárolására.
- A szakértők szerint azonban ne számíts egyhamar kvantummerevlemezre a számítógépedben.
A gyémántok jelenthetik a kulcsot a hatalmas mennyiségű adat tárolására.
A japán kutatók tiszta és könnyű gyémántot hoztak létre a kvantumszámítástechnikában, ami új típusú merevlemezekhez vezethet. Ez annak a folyamatos erőfeszítésnek a része, hogy a kvantummechanika furcsa hatásait információ tárolására használják fel.
"Eltérően a klasszikus számítógépeinktől, amelyek bináris számjegyekkel (vagy "bitekkel"), azaz 0-val és 1-gyel működnek, a kvantumszámítógépek "qubiteket" használnak, amelyek két állapot lineáris kombinációjában lehetnek, " David Bader, a New Jersey Institute of Technology számítástechnikai professzora, aki kvantummemóriát tanulmányoz, mondta 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 hibákra, és élettartamuk rövid, a másodperc töredéke."
Kvantum emlékek
A kutatók régóta feltételezik, hogy a gyémántokat kvantumtároló közegként is fel lehet 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 világon egy nap alatt elosztott összes mobiladattal."
Bader azt mondta, hogy ez a gyémántmemória-megközelítés a qubit nukleáris spinként való tárolásán alapul. "Például a fizikusok bebizonyították, hogy egy kubit tárolódik 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 visszhangmemóriájában is használják, ahol a fényállapotokat az atomfelhők gerjesztésében képezik le, és a fény később „elnyelhető". Sajnos azonban lehetetlen megmérni mind az amplitúdót, sem a fázist anélkül, hogy a fényt ne zavarjuk. Tehát a fényre úgy gondolhatunk, mint a qubitek átvitelére – hasonlóan egy klasszikus számítógépes hálózathoz."
Még a gyémántoknál is egzotikusabb anyagokat fontolgatnak. Az év elején a tudósok a lézerekben is használt ritkaföldfém elem, az itterbium ionjából készült qubitet használtak, és ezt az iont átlátszó ittrium-ortovanadát kristályba ágyazták be. "A kvantumállapotokat ezután 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 merevlemezét 512 GB-ról 1 TB-ra, akkor megduplázza a tárolható információ mennyiségét, mondta.
A qubitek "fenomenálisak" az információ tárolására, és a megjelenített információ mennyisége exponenciálisan növekszik a qubitek számában. "Például, ha csak még egy qubitet adunk egy rendszerhez, az megduplázza az állapotok számát" - mondta Bader.
Vasili Perebeinos, a New York-i Buffalo Állami Egyetem professzora, aki kvantummemóriával foglalkozik, egy e-mailes interjúban elmondta a Lifewire-nek, hogy a kutatók olyan szilárdtest anyagokat próbálnak azonosítani, amelyek hasznosak lehetnek kvantumadatok tárolására.
A qubitek tárolása nagyobb kihívást jelent, mint a klasszikus bitek tárolása, mivel a qubitek nem klónozhatók, hibásak, és élettartamuk rövid, a másodperc töredéke.
"A szilárdtest-kvantummemória előnye a kvantumhálózati eszközösszetevők miniatürizálásának és skálázásának képessége" - mondta Perebeinos.
Azonban ne számítson egyhamar kvantummerevlemezre a számítógépére. Bader azt mondta, hogy "évekbe, sőt akár évtizedekbe is telhet, hogy elég nagy kvantumszámítógépeket készítsenek elegendő számú qubittel a valós alkalmazások megoldásához."
