Belangrijkste afhaalrestaurants
- Diamonds zouden ooit kunnen worden gebruikt om enorme hoeveelheden informatie op te slaan.
- Onderzoekers proberen de vreemde effecten van de kwantummechanica te gebruiken om informatie vast te houden.
- Deskundigen zeggen echter dat je niet snel een kwantumharde schijf in je pc kunt verwachten.
Diamonds kunnen de sleutel zijn tot het opslaan van grote hoeveelheden gegevens.
Onderzoekers in Japan hebben een pure en lichte diamant gemaakt voor gebruik in kwantumcomputing in een beweging die zou kunnen leiden tot nieuwe soorten harde schijven. Het maakt deel uit van een voortdurende inspanning om de vreemde effecten van de kwantummechanica te gebruiken om informatie vast te houden.
"In tegenstelling tot onze klassieke computers die werken op binaire cijfers (of 'bits'), dat wil zeggen nullen en enen, gebruiken kwantumcomputers 'qubits' die in een lineaire combinatie van twee toestanden kunnen zijn," David Bader, een professor computerwetenschappen aan het New Jersey Institute of Technology die kwantumgeheugen bestudeert, vertelde Lifewire in een e-mailinterview. "Het opslaan van qubits is een grotere uitdaging dan het opslaan van klassieke bits, aangezien qubits niet kunnen worden gekloond, foutgevoelig zijn en een korte levensduur van een fractie van een seconde hebben."
Quantum Herinneringen
Onderzoekers hebben lang de hypothese geopperd dat diamanten kunnen worden gebruikt als een kwantumopslagmedium. De kristallijne structuren kunnen worden gebruikt om gegevens als qubits op te slaan als ze bijna stikstofvrij kunnen worden gemaakt. Het fabricageproces is echter complex en tot nu toe zijn de diamanten die zijn gemaakt te klein voor praktische doeleinden.
Adamant Namiki Precision Jewelry Company en onderzoekers van Saga University beweren een nieuw productieproces te hebben ontwikkeld waarmee diamantwafels kunnen worden geproduceerd die twee inch groot zijn en zuiver genoeg voor praktische toepassingen."Een 2-inch diamantwafer maakt theoretisch genoeg kwantumgeheugen mogelijk om 1 miljard Blu-ray-schijven op te nemen", schreef het bedrijf in het persbericht. "Dit komt overeen met alle mobiele data die op één dag over de hele wereld wordt verspreid."
Bader zei dat deze benadering van diamantgeheugen afhankelijk is van het opslaan van de qubit als een nucleaire spin. "Natuurkundigen hebben bijvoorbeeld aangetoond dat ze een qubit opslaan in de spin van een stikstofatoom ingebed in een diamant", voegde hij eraan toe.
Veelbelovend onderzoek
Diamanten zijn maar één manier waarop kwantumcomputers gegevens kunnen opslaan. Wetenschappers volgen twee richtingen voor het bouwen van kwantumgeheugens, één met behulp van transmissie van licht en de andere met behulp van fysieke materialen, zei Bader.
"Qubits kunnen worden weergegeven door de amplitude en fase van licht," voegde Bader eraan toe. "Licht wordt ook gebruikt in het gradiënt-echogeheugen van kwantumcomputers, waar de lichttoestanden in kaart worden gebracht in de excitatie van wolken van atomen, en het licht kan later worden 'niet-geabsorbeerd'. Helaas is het echter onmogelijk om zowel de amplitude als de fase te meten zonder het licht te verstoren. Dus we kunnen licht zien als een manier om qubits te transporteren, ongeveer zoals een klassiek computernetwerk."
Er worden zelfs meer exotische materialen dan diamanten overwogen. Eerder dit jaar gebruikten wetenschappers een qubit gemaakt van een ion van het zeldzame aarde-element, ytterbium, dat ook in lasers wordt gebruikt, en dit ion ingebed in een transparant kristal van yttriumorthovanadaat. "De kwantumtoestanden werden vervolgens gemanipuleerd met behulp van optische en microgolfvelden", zei Bader.
Quantumgeheugen zou mogelijk problemen kunnen omzeilen bij het produceren van voldoende grote harde schijven. Bader wees erop dat klassieke computeropslagsystemen, zoals in pc's, lineair groeien in de hoeveelheid informatie die door klassieke bits wordt opgeslagen. Als je bijvoorbeeld je harde schijf verdubbelt van 512 GB naar 1 TB, heb je de hoeveelheid informatie die je kunt opslaan verdubbeld, zei hij.
Qubits zijn "fenomenaal" voor het opslaan van informatie, en de hoeveelheid weergegeven informatie groeit exponentieel in het aantal qubits. "Bijvoorbeeld, het toevoegen van slechts één qubit aan een systeem verdubbelt het aantal toestanden," zei Bader.
Vasili Perebeinos, een professor aan de State University van New York Buffalo die aan een kwantumgeheugen werkt, vertelde Lifewire in een e-mailinterview dat onderzoekers proberen vaste stoffen te identificeren die nuttig kunnen zijn voor de opslag van kwantumgegevens.
Het opslaan van qubits is een grotere uitdaging dan het opslaan van klassieke bits, aangezien qubits niet kunnen worden gekloond, foutgevoelig zijn en een korte levensduur van een fractie van een seconde hebben.
"Het voordeel van solid-state kwantumgeheugen is de mogelijkheid om de componenten van het kwantumnetwerkapparaat te miniaturiseren en te schalen," zei Perebeinos.
Verwacht echter niet snel een quantum-harde schijf in uw pc. Bader zei dat "het jaren en mogelijk zelfs decennia zal duren om voldoende grote kwantumcomputers te bouwen met voldoende aantallen qubits voor het oplossen van toepassingen in de echte wereld."
