موارد مهم
- روزی می‌توان از الماس برای ذخیره حجم وسیعی از اطلاعات استفاده کرد.
- محققان در تلاش هستند تا از اثرات عجیب مکانیک کوانتومی برای نگهداری اطلاعات استفاده کنند.
- با این حال، کارشناسان می گویند به این زودی انتظار یک هارد دیسک کوانتومی در رایانه شخصی خود را نداشته باشید.
الماس ممکن است کلید ذخیره مقادیر زیادی داده باشد.
محققان ژاپنی الماس خالص و سبکی را برای استفاده در محاسبات کوانتومی ساخته اند که می تواند منجر به انواع جدیدی از هارد دیسک ها شود. این بخشی از تلاش مداوم برای استفاده از اثرات عجیب مکانیک کوانتومی برای نگهداری اطلاعات است.
"برخلاف کامپیوترهای کلاسیک ما که روی ارقام باینری (یا "بیت") کار می کنند، یعنی 0 و 1، کامپیوترهای کوانتومی از "کیوبیت" استفاده می کنند که می تواند در ترکیب خطی از دو حالت باشد، "دیوید بادر، یک استاد علوم کامپیوتر در موسسه فناوری نیوجرسی که به مطالعه حافظه کوانتومی می پردازد، در یک مصاحبه ایمیلی به Lifewire گفت. «ذخیره‌سازی کیوبیت‌ها چالش‌برانگیزتر از ذخیره‌سازی بیت‌های کلاسیک است، زیرا کیوبیت‌ها نمی‌توانند شبیه‌سازی شوند، مستعد خطا هستند و عمر کوتاهی در کسری از ثانیه دارند.»
خاطرات کوانتومی
محققان مدت‌ها فرضیه‌ای را مطرح کرده‌اند که می‌توان از الماس به عنوان یک محیط ذخیره‌سازی کوانتومی استفاده کرد. ساختارهای کریستالی را می توان برای ذخیره داده ها به صورت کیوبیت استفاده کرد، اگر بتوان آنها را تقریباً عاری از نیتروژن ساخت. با این حال، فرآیند تولید پیچیده است، و تا به حال، الماس هایی که ایجاد شده اند برای اهداف عملی بسیار کوچک هستند.
شرکت جواهرات دقیق Namiki Adamant و محققان دانشگاه ساگا ادعا می کنند که فرآیند تولید جدیدی را توسعه داده اند که می تواند ویفرهای الماسی با اندازه دو اینچ و به اندازه کافی خالص برای کاربردهای عملی تولید کند.این شرکت در بیانیه خبری نوشت: «یک ویفر الماسی 2 اینچی از نظر تئوری حافظه کوانتومی کافی برای ضبط 1 میلیارد دیسک بلوری را امکان پذیر می کند. "این معادل تمام داده های تلفن همراه است که در یک روز در جهان توزیع می شود."
بادر گفت این رویکرد حافظه الماس بر ذخیره کیوبیت به عنوان یک چرخش هسته ای متکی است. او افزود: «برای مثال، فیزیکدانان ذخیره یک کیوبیت را در چرخش یک اتم نیتروژن که در یک الماس جاسازی شده نشان داده‌اند.»
تحقیق امیدوارکننده
الماس ها تنها یکی از راه هایی هستند که کامپیوترهای کوانتومی می توانند داده ها را ذخیره کنند. بادر گفت که دانشمندان دو جهت را برای ساخت حافظه‌های کوانتومی دنبال می‌کنند، یکی با استفاده از انتقال نور و دیگری با استفاده از مواد فیزیکی.
"کوبیت ها را می توان با دامنه و فاز نور نشان داد،" بادر افزود. نور همچنین در حافظه پژواک گرادیان محاسبات کوانتومی استفاده می‌شود که در آن حالت‌های نور در برانگیختگی ابرهای اتم ترسیم می‌شوند و نور می‌تواند بعداً «غیر جذب» شود.با این حال، متأسفانه، اندازه گیری هر دو دامنه و فاز بدون تداخل با نور غیرممکن است. بنابراین می‌توانیم در مورد نور به‌عنوان راهی برای انتقال کیوبیت‌ها فکر کنیم - بسیار شبیه به شبکه‌های کامپیوتری کلاسیک.»
حتی مواد عجیب و غریب تری نسبت به الماس در نظر گرفته شده است. در اوایل سال جاری، دانشمندان از کیوبیت ساخته شده از یون عنصر خاکی کمیاب، ایتربیوم، که در لیزرها نیز استفاده می شود، استفاده کردند و این یون را در کریستال شفاف ایتریم ارتووانادات جاسازی کردند. بادر گفت: «حالات کوانتومی سپس با استفاده از میدان های نوری و مایکروویو دستکاری شدند.»
حافظه کوانتومی به طور بالقوه می تواند مشکلات تولید هارد دیسک های بزرگ را برطرف کند. بادر اشاره کرد که سیستم‌های ذخیره‌سازی رایانه‌ای کلاسیک از نوعی که در رایانه‌های شخصی هستند، از نظر مقدار اطلاعات ذخیره‌شده توسط بیت‌های کلاسیک به صورت خطی رشد می‌کنند. او گفت، برای مثال، اگر هارد دیسک خود را از 512 گیگابایت به 1 ترابایت دوبرابر کنید، مقدار اطلاعاتی را که می توانید ذخیره کنید، دو برابر کرده اید.
Qubitها برای ذخیره اطلاعات "فوق العاده" هستند و مقدار اطلاعات ارائه شده به صورت تصاعدی در تعداد کیوبیت ها افزایش می یابد. بادر گفت: «برای مثال، افزودن تنها یک کیوبیت دیگر به یک سیستم، تعداد حالت‌ها را دو برابر می‌کند.»
Vasili Perebeinos، استاد دانشگاه ایالتی نیویورک بوفالو که بر روی حافظه کوانتومی کار می کند، در یک مصاحبه ایمیلی به Lifewire گفت که محققان در حال تلاش برای شناسایی مواد حالت جامد هستند که می توانند برای ذخیره داده های کوانتومی مفید باشند.
ذخیره‌سازی کیوبیت‌ها چالش‌برانگیزتر از ذخیره‌سازی بیت‌های کلاسیک است، زیرا کیوبیت‌ها قابل شبیه‌سازی نیستند، مستعد خطا هستند و عمر کوتاهی در کسری از ثانیه دارند.
«مزیت حافظه کوانتومی حالت جامد در توانایی کوچک کردن و مقیاس‌بندی اجزای دستگاه شبکه کوانتومی است.
با این حال، به این زودی انتظار یک هارد دیسک کوانتومی در رایانه شخصی خود را نداشته باشید. بادر گفت: «ساخت رایانه‌های کوانتومی به اندازه کافی بزرگ با تعداد کیوبیت‌های کافی برای حل برنامه‌های کاربردی دنیای واقعی، سال‌ها، و احتمالاً حتی دهه‌ها طول می‌کشد».
