Κβαντικές μνήμες θέτουν νέο ρεκόρ διάρκειας

Δύο ανεξάρτητες ομάδες φυσικών δημιούργησαν κβαντικές μνήμες στερεής κατάστασης (solid state), οι οποίες είναι δυνατό να αποθηκεύουν δεδομένα που ξεπερνάνε κατά πολύ τα μέχρι πρότινος επιτεύγματα των λίγων χιλιοστών του δευτερολέπτου. Η μία συσκευή, αναπτυγμένη στο πανεπιστήμιου Simon Fraser του Καναδά και σε συνεργασία με το πανεπιστήμιο της Οξφόρδης, είναι βασισμένη σε κρύσταλλο ενός ισοτόπου σιλικόνης και μπορεί να αποθηκεύει δεδομένα μέχρι και για 3 λεπτά. Η άλλη μνήμη, την οποία ανέπτυξαν ερευνητές του Harvard, χρησιμοποιεί ισότοπα άνθρακα επεξεργασμένα με άζωτο, πρόκειται δηλαδή για καθαρά διαμάντια και έχει χρόνο αποθήκευσης δεδομένων 1,4 δευτερολέπτων. Αν και οι επιδόσεις της δεύτερης μνήμης δεν ακούγονται τόσο εντυπωσιακές όσο της πρώτης, το ενδιαφέρον είναι πως λειτουργεί σε θερμοκρασία δωματίου, ενώ η μνήμη σιλικόνης πρέπει να ψυχθεί στους -271 βαθμούς Κελσίου, σχεδόν ως στο απόλυτο μηδέν, για να διατηρήσει τις ιδιότητές της...

Τα νέα αυτά δεδομένα είναι εξαιρετικά χρήσιμα για την πρόοδο των κβαντικών υπολογιστών, οι οποίοι θα μπορούν να χρησιμοποιούν τις αρχές της κβαντικής μηχανικής προκειμένου να κάνουν υπολογισμούς πολύ ταχύτερα από τους σημερινούς υπολογιστές. Όπως οι σύγχρονοι υπολογιστές εκτελούν υπολογισμούς και αποθηκεύουν δεδομένα χρησιμοποιώντας τα ψηφιακά bits, έτσι ο μελλοντικός κβαντικός υπολογιστής θα βασίζεται στα λεγόμενα qubits, τις κβαντικές μονάδες πληροφορίες που αποθηκεύονται σε κβαντικές μνήμες. Ο βασικός λόγος για τον οποίο είναι δύσκολο να εγγραφεί και να μείνει για μεγάλο χρονικό διάστημα μια πληροφορία σε ένα qubit, είναι η αλληλεπίδραση του με το εξωτερικό περιβάλλον. Αυτό είναι ένα γνωστό πρόβλημα της κβαντικής μηχανικής, κατά το οποίο εάν ο παρατηρητής παρακολουθεί με κάθε λεπτομέρεια το πείραμα, επηρεάζει και το τελικό αποτέλεσμά του. Με πιο επιστημονικούς όρους, αυτό περιγράφεται ως η κατάρρευση της κυματοσυνάρτησης, ή αλλιώς η «αποσυνοχή» του συστήματος. Οι επιστήμονες ψάχνουν λοιπόν τρόπους, για να διατηρούν για όσο μεγαλύτερο διάστημα γίνεται προστατευμένες της κβαντικές μνήμες, όμως αργά η γρήγορα θα πρέπει να αλληλεπιδράσουν με το εξωτερικό τους περιβάλλον για να ανταλλάξουν πληροφορίες, κάτι που οδηγεί στην αποσυνοχή τους. Μία λύση είναι να επεξεργάζονται γρήγορα την αρχική πληροφορία σε ένα προσβάσιμο qubit, πριν τη μεταφέρουν σε ένα πιο απομονωμένο μακριά από εξωτερικές επιδράσεις.

Αν και μέχρι τώρα είχαν κατασκευαστεί κβαντικές μνήμες με ιόντα παγιδευμένα σε κενό οι οποίες μπορούσαν να αποθηκεύουν δεδομένα σε qubits για πολλά λεπτά, οι φυσικοί πιστεύουν πως οποιαδήποτε πρακτική συσκευή κβαντικού υπολογισμού πρέπει να βασίζεται σε μνήμες στερεής κατάστασης, ώστε να μπορεί να ενσωματωθεί με τα σύγχρονα ηλεκτρονικά. Ο ελάχιστος απαραίτητος χρόνος για τον οποίο μια μνήμη θα πρέπει να μπορεί να αποθηκεύει δεδομένα ώστε να υπάρχει περιθώριο επεξεργασίας και αντιγραφής τους, ορίζεται περίπου στο ένα δευτερόλεπτο. Έτσι, οι ανακαλύψεις αυτές αναμένεται να δώσουν μεγάλη ώθηση στην έρευνα για την ανάπτυξη του πρώτου ολοκληρωμένου κβαντικού υπολογιστή. 

www.naftemporiki.gr