Алмаз может хранить огромные объемы данных для потенциального использования в квантовых компьютерах

27

октября 2016

Алмаз может хранить огромные объемы данных для потенциального использования в квантовых компьютерах

Теги: Технологии , Компьютеры

Алмазы могут не только украшать, но и использоваться с практичными целями, например, в алмазном режущем инструменте. Новое исследование также указывает на то, что алмазы могут стать местом хранения больших объемов данных, то есть потенциально полезны для использования в квантовых компьютерах (полноценный квантовый компьютер пока является гипотетическим устройством).

В течение многих десятилетий искусственно выращенные алмазы, которые столь же твердые, прочные и блестящие, как природные алмазы, использовались в промышленных целях, в том числе в производстве различных инструментов (дрелей, пил) и прочных покрытий для биомедицинских имплантатов.

В последнее время исследователи изучали создание дефектов в алмазах для использования их в квантовых компьютерах. Такие машины могли бы проводить больше вычислений в секунду, чем количество атомов во Вселенной.

Справка: Полноценный квантовый компьютер - гипотетическое устройство, в котором используются кванто-механические явления для передачи и обработки данных. Квантовые компьютеры отличаются от привычных нам двоичных цифровых вычислительных машин, вроде ЭВМ. Они могут решать определенные проблемы очень быстро, а некоторые проблемы можно эффективно решить только на них. Самой известной теоретической моделью квантового компьютера является квантовая машина Тьюринга (также известная как универсальный квантовый компьютер). Развитие квантовых компьютеров сейчас находится в зачаточном состоянии, но эксперименты с квантовыми вычислениями проводятся (на небольшом количестве квантовых битов). Финансирование и практических, и теоретических изучений квантовых компьютеров производится различными организациями, в том числе серьезными государственными структурами разных стран (другими словами, интерес к квантовым компьютерам невероятно велик на всех уровнях).

Ведущий автор исследования алмазов как средства расширения емкости запоминающего устройства с помощью третьего измерения (устройств на основе алмазов), Сиддхарт Домкар (физик Городского колледжа Нью-Йорка), говорит, что его команда является первой, которая продемонстрировала возможность использования алмаза в качестве платформы для сверхплотного хранения информации. Исследователи изучают дефекты на алмазах с целью хранения данных. Это можно сравнить с тем, как микроскопические ямки на компакт-дисках и DVD-дисках позволяют кодировать биты данных, но в гораздо более больших масштабах и сама система сложнее.

Исследователи экспериментировали с алмазами, кристаллы которых содержат ряд отверстий, в которых должны были находиться атомы углерода. Эти дефекты известны как азот-вакансионные (NV) центры в алмазе. В дефектах обычно содержатся электроны вместо атомов углерода, что дает характерный отрицательный электрический заряд. Ученые наделили эти дефекты нейтральным зарядом с помощью лазера. Переход от отрицательного к нейтральному изменило поведение дефектов. Эти изменения долговечны и не разрушаются слабым освещением.

Вышеописанные опыты демонстрируют, что алмазы могут кодировать данные в виде отрицательно заряженных и нейтральных дефектов, которые можно читать лазерами и лазерами же записывать, стирать и переписывать.

Домкар сказал, что каждый бит данных может хранится на алмазе на месте в несколько нанометров.

Тем не менее, у исследователей нет возможности читать или записывать данные, закодированные на таких крошечных пространствах. Поэтому самый маленький бит, который удалось закодировать, равен обычному биту, который кодируют на DVD. В будущем Домка планирует изучить способы чтения и записи данных из битов нано-размеров на кристаллах алмаза.

Поделиться с друзьями