https://newtonsociety.ru
https://newtonsociety.ru
https://newtonsociety.ru
ruРус Engen

Новости науки

21.06.2012

Физикам удалось создать прототип квантового хранилища данных из искусственного алмаза

Впервые физикам удалось сохранить состояние квантового бита в кристалле искусственного алмаза при комнатной температуре и дольше, чем на одну секунду. Результат получен объединёнными усилиями исследователей из Гарвардского университета (Кембридж), Института квантовой оптики имени Макса Планка (Гархинг) и Калифорнийского технологического института (Пасадена).

До недавних пор все попытки записать данные в квантовом состоянии требовали соблюдения жёстких условий – например, близкой к абсолютному нулю температуры. В противном случае из-за тепловых колебаний проявления квантовых свойств в системе исчезали вместе с информацией. Длительность хранения при этом измерялась миллисекундами, которых едва хватало для того, чтобы зафиксировать результат эксперимента.

Основной проблемой была необходимость учитывать два противоположных условия: максимальную изоляцию квантовой памяти от внешней среды и одновременно её доступность для операций чтения/записи. Недавно международной группе физиков удалось найти способ устранения этих противоречий.

В качестве средства кодирования кубита был выбран магнитный момент, генерируемый ядерным спином изотопа углерода C13. Однако управление им осуществлялось не напрямую, а опосредованно через связанный с ним атом азота. Такие рабочие пары сформировали узлы решётки кристалла искусственного алмаза, который и стал прообразом первого квантового носителя информации. Для записи использовались зелёный лазер и генератор микроволн, а для чтения было достаточно только лазера. 

Структура искусственного алмаза: центр N-V управляет состоянием кубита

Разработка пригодных для повседневного применения квантовых методов хранения данных остаётся одной из приоритетных задач современной науки. В силу своей природы информационная ёмкость кубита выше, чем привычного бита двоичной логики, однако наибольший интерес здесь представляет даже не плотность хранения данных, а их защищённость.

В основе криптографической защиты информации лежат математические доказательства вычислительной сложности несанкционированного доступа. В квантовых системах роль стража тайны играют законы физики. Если информация записана в квантовом состоянии, то невозможно её корректно считать, не зная исходных параметров записи (например, направления поляризации света). Любая попытка узнать состояние квантовой системы изменяет его, а клонирование вслепую принципиально невозможно. По этим причинам популярные атаки методом перебора в отношении квантовых систем бесполезны.

В теории квантовые системы хранения данных могут обеспечить максимально защищённые от подделок и мошенничества средства аутентификации (паспорта, удостоверения) и безопасных платежей (кредитные карты) — словом, всё, что составляет основу приватности в её современной трактовке. 

Руководитель группы Дэвид Хангер считает, что согласно теоретическим предсказаниям дальнейшая оптимизация предложенного метода позволит увеличить время хранения данных на порядки.

Источник


Вы можете комментировать материалы, если зарегистрируетесь на сайте!
Запомнить

На сайте:

Интернет-журнал Ньютоновские чтения
14.05.2018
Лялин Алексей Васильевич
27.12.2017
Владислав Черепенников
Новости наукиПолитикаСолнечная система
Поиск по сайту
Карта сайта
Последнее обновление
07.03.2023 09:50