Klíčové poznatky
- Diamanty by jednoho dne mohly sloužit k ukládání obrovského množství informací.
- Výzkumníci se snaží využít podivné efekty kvantové mechaniky k uchování informací.
- Odborníci však říkají, že kvantový pevný disk ve svém počítači v dohledné době neočekávejte.
Diamanty mohou být klíčem k ukládání obrovského množství dat.
Výzkumní pracovníci v Japonsku vytvořili čistý a lehký diamant pro použití v kvantových počítačích v kroku, který by mohl vést k novým druhům pevných disků. Je to součást neustálého úsilí využívat podivné efekty kvantové mechaniky k uchovávání informací.
„Na rozdíl od našich klasických počítačů, které pracují na binárních číslicích (nebo ‚bitech‘), tedy 0 a 1, kvantové počítače používají ‚qubity‘, které mohou být v lineární kombinaci dvou stavů,“David Bader, Profesor informatiky na Technologickém institutu v New Jersey, který studuje kvantovou paměť, řekl Lifewire v e-mailovém rozhovoru. "Ukládání qubitů je náročnější než ukládání klasických bitů, protože qubity nelze klonovat, jsou náchylné k chybám a mají krátkou životnost zlomku sekundy."
Kvantové vzpomínky
Výzkumníci již dlouho předpokládali, že diamanty by mohly být použity jako kvantové paměťové médium. Krystalické struktury lze použít k ukládání dat jako qubity, pokud je lze vyrobit téměř bez dusíku. Výrobní proces je však složitý a až dosud byly vytvořené diamanty příliš malé pro praktické účely.
Společnost Adamant Namiki Precision Jewelry Company a výzkumníci ze Saga University tvrdí, že vyvinuli nový výrobní proces, který dokáže vyrobit diamantové plátky o velikosti dva palce a dostatečně čisté pro praktické aplikace."Dvoupalcový diamantový plátek teoreticky umožňuje dostatek kvantové paměti pro záznam 1 miliardy Blu-ray disků," napsala společnost v tiskové zprávě. "To je ekvivalent všech mobilních dat distribuovaných na světě za jeden den."
Bader řekl, že tento přístup s diamantovou pamětí se opírá o uložení qubitu jako jaderné rotace. "Například fyzici prokázali uložení qubitu ve spinu atomu dusíku vloženého do diamantu," dodal.
Slibný výzkum
Diamanty jsou pouze jedním ze způsobů, jak mohou kvantové počítače ukládat data. Vědci sledují dva směry budování kvantových pamětí, jeden pomocí přenosu světla a druhý pomocí fyzických materiálů, řekl Bader.
"Qubity mohou být reprezentovány amplitudou a fází světla," dodal Bader. "Světlo se také používá v echo paměti s gradientem kvantových počítačů, kde jsou stavy světla mapovány do excitace mraků atomů a světlo může být později "neabsorbováno". Bohužel je však nemožné měřit jak amplitudu, tak fázi, aniž by došlo k interferenci se světlem. Můžeme tedy uvažovat o světle jako o způsobu přenosu qubitů – podobně jako u klasické počítačové sítě.“
Uvažuje se o ještě exotičtějších materiálech, než jsou diamanty. Začátkem tohoto roku vědci použili qubit vyrobený z iontu prvku vzácných zemin, ytterbia, který se také používá v laserech, a vložili tento iont do průhledného krystalu orthovanadátu yttria. "Kvantové stavy byly poté manipulovány pomocí optických a mikrovlnných polí," řekl Bader.
Kvantová paměť by mohla potenciálně obejít problémy s výrobou dostatečně velkých pevných disků. Bader poukázal na to, že klasické počítačové úložné systémy typu, které jsou v PC, rostou lineárně v množství informací uložených klasickými bity. Pokud například zdvojnásobíte svůj pevný disk z 512 GB na 1 TB, zdvojnásobíte množství informací, které můžete uložit, řekl.
Qubity jsou "fenomenální" pro ukládání informací a množství reprezentovaných informací roste exponenciálně v počtu qubitů. "Například přidání pouze jednoho dalšího qubitu do systému zdvojnásobí počet stavů," řekl Bader.
Vasili Perebeinos, profesor na The State University of New York Buffalo, který pracuje na kvantové paměti, řekl Lifewire v e-mailovém rozhovoru, že výzkumníci se snaží identifikovat materiály v pevné fázi, které by mohly být užitečné pro ukládání kvantových dat.
Ukládání qubitů je náročnější než ukládání klasických bitů, protože qubity nelze klonovat, jsou náchylné k chybám a mají krátkou životnost zlomku sekundy.
„Výhoda polovodičové kvantové paměti je ve schopnosti miniaturizovat a škálovat součásti kvantového síťového zařízení,“řekl Perebeinos.
V brzké době však neočekávejte kvantový pevný disk ve svém počítači. Bader řekl, že „bude trvat roky a možná i desetiletí, než sestrojí dostatečně velké kvantové počítače s dostatečným počtem qubitů pro řešení aplikací v reálném světě.“
