Ключевые выводы
- Алмазы однажды можно будет использовать для хранения огромных объемов информации.
- Исследователи пытаются использовать странные эффекты квантовой механики для хранения информации.
- Однако эксперты говорят, что в ближайшее время квантовый жесткий диск в вашем ПК не ожидается.
Бриллианты могут быть ключом к хранению огромных объемов данных.
Исследователи в Японии создали чистый и легкий алмаз для использования в квантовых вычислениях, что может привести к созданию новых типов жестких дисков. Это часть постоянных усилий по использованию странных эффектов квантовой механики для хранения информации.
«В отличие от наших классических компьютеров, которые работают с двоичными цифрами (или «битами»), то есть с нулями и единицами, в квантовых компьютерах используются «кубиты», которые могут находиться в линейной комбинации двух состояний», - Дэвид Бейдер, - сказал Lifewire в интервью по электронной почте профессор компьютерных наук Технологического института Нью-Джерси, изучающий квантовую память. «Хранение кубитов сложнее, чем хранение классических битов, поскольку кубиты нельзя клонировать, они подвержены ошибкам и имеют короткое время жизни, составляющее доли секунды».
Квантовые воспоминания
Исследователи давно выдвинули гипотезу о том, что алмазы можно использовать в качестве квантового носителя данных. Кристаллические структуры можно использовать для хранения данных в виде кубитов, если их можно сделать почти свободными от азота. Однако производственный процесс сложен, и до сих пор созданные бриллианты слишком малы для практических целей.
Adamant Namiki Precision Jewelry Company и исследователи из Университета Сага утверждают, что разработали новый производственный процесс, позволяющий производить алмазные пластины размером два дюйма и достаточно чистые для практического применения.«Теоретически 2-дюймовая алмазная пластина обеспечивает достаточное количество квантовой памяти для записи 1 миллиарда дисков Blu-ray», - говорится в сообщении компании. «Это эквивалентно всем мобильным данным, распространяемым в мире за один день».
Бадер сказал, что этот подход к алмазной памяти основан на хранении кубита в виде ядерного спина. «Например, физики продемонстрировали хранение кубита в спине атома азота, внедренного в алмаз», - добавил он.
Перспективные исследования
Алмазы - это только один из способов хранения данных в квантовых компьютерах. Ученые следуют двум направлениям создания квантовой памяти: одно использует передачу света, а другое использует физические материалы, сказал Бейдер.
«Кубиты могут быть представлены амплитудой и фазой света», - добавил Бейдер. «Свет также используется в памяти градиентного эха квантовых вычислений, где состояния света отображаются в возбуждении облаков атомов, а свет может быть «не поглощен» позже. Однако, к сожалению, невозможно измерить и амплитуду, и фазу, не мешая свету. Таким образом, мы можем думать о свете как о способе транспортировки кубитов, подобно классической компьютерной сети».
Рассматриваются даже более экзотические материалы, чем бриллианты. Ранее в этом году ученые использовали кубит, сделанный из иона редкоземельного элемента иттербия, который также используется в лазерах, и внедрили этот ион в прозрачный кристалл ортованадата иттрия. «Затем квантовыми состояниями манипулировали с помощью оптических и микроволновых полей», - сказал Бейдер.
Квантовая память потенциально может обойти проблемы, связанные с созданием достаточно больших жестких дисков. Бадер указал, что классические компьютерные системы хранения данных, подобные тем, которые есть в ПК, линейно растут по объему информации, хранящейся в классических битах. Например, если вы удвоите объем жесткого диска с 512 ГБ до 1 ТБ, вы удвоите объем информации, которую сможете хранить, сказал он.
Кубиты «феноменальны» для хранения информации, а количество представляемой информации растет экспоненциально по количеству кубитов. «Например, добавление в систему еще одного кубита удваивает количество состояний», - сказал Бейдер.
Васили Перебейнос, профессор Государственного университета Нью-Йорка в Буффало, который работает над квантовой памятью, сказал Lifewire в интервью по электронной почте, что исследователи пытаются идентифицировать твердотельные материалы, которые могут быть полезны для хранения квантовых данных.
Хранение кубитов является более сложной задачей, чем хранение классических битов, поскольку кубиты не могут быть клонированы, подвержены ошибкам и имеют короткое время жизни, составляющее доли секунды.
«Преимущество твердотельной квантовой памяти заключается в возможности миниатюризации и масштабирования компонентов квантового сетевого устройства», - сказал Перебейнос.
Однако не ждите квантового жесткого диска в своем ПК в ближайшее время. Бадер сказал, что «потребуются годы и, возможно, даже десятилетия, чтобы построить достаточно большие квантовые компьютеры с достаточным количеством кубитов для решения реальных задач».
