Key takeaways
- Diamanter kan en dag användas för att lagra stora mängder information.
- Forskare försöker använda kvantmekanikens konstiga effekter för att hålla information.
- Men experter säger att du inte förväntar dig en kvanthårddisk i din PC när som helst snart.
Diamanter kan vara nyckeln till att lagra stora mängder data.
Forskare i Japan har skapat en ren och lätt diamant för användning i kvantberäkningar i ett drag som kan leda till nya typer av hårddiskar. Det är en del av ett pågående försök att använda kvantmekanikens konstiga effekter för att hålla information.
"Till skillnad från våra klassiska datorer som arbetar på binära siffror (eller 'bitar'), det vill säga 0:or och 1:or, använder kvantdatorer 'qubits' som kan vara i en linjär kombination av två tillstånd, " David Bader, en professor i datavetenskap vid New Jersey Institute of Technology som studerar kvantminne, berättade för Lifewire i en e-postintervju. "Att lagra qubits är mer utmanande än att lagra klassiska bitar eftersom qubits inte kan klonas, är felbenägna och har en kort livslängd på en bråkdel av en sekund."
Quantum Memories
Forskare har länge antagit att diamanter skulle kunna användas som ett kvantlagringsmedium. De kristallina strukturerna kan användas för att lagra data som qubits om de kan göras nästan fria från kväve. Tillverkningsprocessen är dock komplex, och fram till nu är diamanterna som har skapats för små för praktiska ändamål.
Adamant Namiki Precision Jewelry Company och forskare från Saga University hävdar att de har utvecklat en ny tillverkningsprocess som kan producera diamantskivor som är två tum stora och tillräckligt rena för praktiska tillämpningar."En 2-tums diamantskiva möjliggör teoretiskt sett tillräckligt med kvantminne för att spela in 1 miljard Blu-ray-skivor", skrev företaget i pressmeddelandet. "Detta motsvarar all mobildata som distribueras i världen på en dag."
Bader sa att denna diamantminnesmetod bygger på att lagra qubiten som ett kärnspinn. "Till exempel har fysiker visat att man lagrar en qubit i spinnet av en kväveatom inbäddad i en diamant", tillade han.
Lovande forskning
Diamanter är bara ett sätt på vilket kvantdatorer kan lagra data. Forskare strävar efter två riktningar för att bygga kvantminnen, den ena använder överföring av ljus och den andra använder fysiska material, sa Bader.
"Qubits kan representeras av ljusets amplitud och fas", tillade Bader. "Ljus används också i kvantberäkningens gradienteko-minne där ljusets tillstånd kartläggs i excitationen av atommoln, och ljuset kan "oabsorberas" senare. Tyvärr är det dock omöjligt att mäta både amplitud och fas utan att störa ljuset. Så vi kan tänka på ljus som ett sätt att transportera qubits - ungefär som ett klassiskt datornätverk."
Ännu mer exotiska material än diamanter övervägs. Tidigare i år använde forskare en qubit gjord av en jon av det sällsynta jordartsmetallelementet, ytterbium, som också används i lasrar, och bäddade in denna jon i en transparent kristall av yttriumorthovanadat. "Kvanttillstånden manipulerades sedan med hjälp av optiska fält och mikrovågsfält", sa Bader.
Quantum minne kan potentiellt kringgå problem med att producera tillräckligt stora hårddiskar. Bader påpekade att klassiska datorlagringssystem av det slag som finns i datorer växer linjärt i mängden information som lagras av klassiska bitar. Om du till exempel fördubblar din hårddisk från 512 GB till 1 TB har du fördubblat mängden information du kan lagra, sa han.
Qubits är "fenomenala" för att lagra information, och mängden information som representeras växer exponentiellt i antalet qubits. "Om du till exempel bara lägger till en qubit till i ett system fördubblas antalet tillstånd", sa Bader.
Vasili Perebeinos, en professor vid State University of New York Buffalo som arbetar med ett kvantminne, sa till Lifewire i en e-postintervju att forskare försöker identifiera material i fast tillstånd som kan vara användbart för kvantdatalagring.
Att lagra qubits är mer utmanande än att lagra klassiska bitar eftersom qubits inte kan klonas, är felbenägna och har en kort livslängd på en bråkdel av en sekund.
"Fördelen med solid-state kvantminne är förmågan att miniatyrisera och skala komponenterna för kvantnätverksenheter", sa Perebeinos.
Förvänta dig dock inte en kvanthårddisk i din PC när som helst snart. Bader sa att "det kommer att ta år, och möjligen till och med årtionden, att bygga tillräckligt stora kvantdatorer med tillräckligt antal qubits för att lösa verkliga tillämpningar."
