IBM har tidligere sett for seg atomær datalagring i jernatomer på en spesiell overflate av kobber (bildet). Nå har en annen gruppe forskere lagret kvanteinformasjon i fosfor-atomer innkapslet i silisiumkrystaller.

Lagret informasjon i atomkjerne

Gjennombrudd for kvanteprosessering og verdens minste lagringssystem, melder forskere.

Et internasjonalt team av forskere melder at de har lykkes med å lagre informasjon i en atomkjerne.

Gjennombruddet regnes som et viktig skritt i retning av å kunne utvikle datamaskiner med kvanteprosessering, som baserer seg på teorien om kvantemekanikk.

Kvanteprosessering har lenge vært sett på som den hellige gral innen dataprosessering fordi hver individuelle informasjonbit (bit), kan ha flere enn bare én verdi samtidig.

En bit er den fundamentale informasjonsenheten i dagens datamaskiner, der den kan ha verdien 1 eller 0. Ved å sette sammen mange bits får man kode, som kan generere eller prosessere informasjon.

Kvantebits på sin side, kan ha verdien 0 og 1 samtidig. Det betyr at hver enkelt kvantebit har dobbelt så mye kapasitet som en vanlig bit. Prosesseringskraften skal på denne måten øke eksponensielt når flere kvantebiter jobber sammen.

Det har lenge vært eksperimentert med metoder for å kunne kontrollere informasjon på elementærpartikkel-nivå. Utfordringen har vært å isolere kvantebitene med dens ømfintlige innhold, og samtidig kunne manipulere og måle dens verdi.

Forskere fra Princeton University, Oxford University og det amerikanske energidepartementets Lawrence Berkeley National Laboratory beskriver en løsning i siste utgave av vitenskapstidsskriftet Nature.

Gruppen beskriver et system som benytter både elektronet og kjernen i et fosfor-atom som er kapslet inn i en silisiumkrystall. Her oppfører både elektronet og nevnte kjerne som bittesmå kvantemagneter, som er i stand til å lagre kvanteinformasjon.

Elektronskyen på innsiden av silisiumkrystallen var mer enn én million ganger så stor som atomkjernen, og magnetfeltet tusen ganger kraftigere. Størrelsen på elektronskyen gjorde den godt egnet for manipulasjon og måling, men fordi elektronene er ustabile var den lite egnet for lagring av informasjon.

Ved å flytte informasjonen inn i atomkjernen skal forskerne ha fått informasjonen til å overleve mye lenger.

Forskerne skal ha demonstrert at informasjon lagret på denne måten overlever i om lag 1,75 sekund.

Det høres lite ut, men er av stor betydning. Rekorden for bevaring av kvanteinformasjon i silisium før denne teknikken ble utviklet skal ifølge amerikanske National Science Foundation (NSF) ha være mindre enn et tiendedels sekund.

Den samme gruppen opplyser at andre forskere har regnet seg frem til at hvis kvanteinformasjon kan lagres i minst ett sekund, så kan teknikker for feilkorrigering benyttes for å beskytte informasjonen på ubegrenset tid.

- Elektronet oppfører seg som en mellommann som formidler informasjon mellom atomkjernen og verden utenfor. Dermed får vi både i pose og sekk samtidig - rask prosesseringshastighet fra elektronet, og godt minne fra kjernen, sier John Morton, forsker fra Oxfords St. John's College til NSF.

    Les også:

Til toppen