Пам'ять на фазових переходах, перший прикладний квантовий комп'ютер, ДНК як інтегральна схема, і заплутані фотони - розрізнені події і значні прориви, які до деяких пір не взаємодіють між собою змушують допитливі уми всієї планети шукати шляхи найбільш ефективної консолідації технологій і застосування проривів у фундаментальній науці до вирішення прикладних завдань. Нам пощастило жити в епоху цифрової еволюції: на наших очах змінилося чотири покоління комп'ютерних технологій, і зараз, панове, давайте поспостерігаємо за розвитком і становленням наступного покоління.
Технологія твердотільних накопичувачів SSD порівняно недавно увійшла в повсюдне вживання і зараз у всій красі демонструє свої швидкісні переваги, однак, на зміну їй вже поспішає інша технологія, яка за запевненнями розробників перевершить за швидкістю технологію SSD.Команда дослідників з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго наступного тижня збирається продемонструвати новий твердотельний пристрій зберігання даних, сховищем інформації в якому є пам'ять на основі фазових переходів. Цей пристрій у тисячі разів швидше, ніж звичайні жорсткі диски і в сім разів швидше кращих зразків сучасних SSD-дисків.
Пам'ять на основі фазових переходів (Phase-change memory, PCM) для зберігання даних використовує частинки металевого сплаву халькогеніда (chalcogenide). Використовуючи високу температуру, отримувану за допомогою пропускання електричного струму, частинки сплаву переводяться то в кристалічний, то в аморфний стан. Для читання записаної інформації використовують менший струм, значення якого повідомляє в якому зі станів знаходиться кристал сплаву.
Розроблений пристрій зберігання інформації Moneta, виготовлений на базі чіпів пам'яті PCM першого покоління компанії Micron Technology, може забезпечити швидкість читання великих обсягів інформації, що дорівнює 1.1 гігабайт в секунду. Запис даних здійснюється зі швидкістю 371 мегабайт на секунду. При читанні коротких блоків інформації по 512 байт, Moneta показує швидкість 327 мегабайт в секунду, а при записі таких блоків - 91 мегабайт в секунду. Такі характеристики перевищують швидкості SSD-дисків у два-сім разів. Moneta забезпечує досить низький час очікування при виробленні випадкового доступу до даних, що дозволяє скоротити споживання енергії при обчисленнях, що вимагають інтенсивний непослідовний доступ до даних.
Друге покоління пристрою Moneta може з'явитися через шість-дев'ять місяців, а через кілька років ця технологія може стати доступною на ринку. Але впровадження подібних пристроїв може зіткнутися з деякими проблемами.
"Нам вдалося створити дуже швидкий пристрій зберігання даних. Але що б дійсно його використовувати потрібно повністю змінити апаратні та програмні засоби, що керують у комп'ютерах зберіганням даних "- розповідає Стівен Свансон (Steven Swanson), професор університету. - «Системи зберігання інформації, розроблені за останні 40 років, робилися з розрахунком на дуже, дуже повільні жорсткі диски».
Таким чином, в найближчому майбутньому нам потрібно готуватися до зміни не тільки технології зберігання інформації, але і її обробки. Деякі впевнені кроки в цьому напрямку вже зроблені.
Канадська компанія D-Wave Systems після стількох років роботи в напрямку розробки квантових комп'ютерів нарешті отримали перше реальне замовлення. І першим замовником, хто дозволив собі розщедритися на придбання такого дорогого пристрою, стала американська військова компанія Lockheed Martin.
Протягом останніх років компанія D-Wave стверджувала, що їм вдалося створити працездатний квантовий комп'ютер. Ще в 2007 році компанія «хвалилася» квантовим обчислювальним пристроєм, здатним вирішувати нескладні завдання, типу рішення пазла Судоку. Але у більшості експертів були сумніви з приводу того, чи реально в цьому пристрої використовуються квантові ефекти, а не принципи традиційної фізики.
Однак, остання публікація компанії D-Wave в журналі Nature розвіяла всі сумніви. Їм дійсно вдалося реалізувати практично те, що іншим вдавалося зробити тільки в лабораторіях. І цього вистачило для переконання компанії Lockheed Martin, які уклали тривалий контракт на придбання, обслуговування і підтримку квантового комп'ютера, розрядністю 128 квантових бітів (qubits).
Представники D-Wave стверджують, що їх квантовий комп'ютер ідеальний для тестування програмного забезпечення, розробленого для інших платформ, аналізів фінансових ризиків, аналізу емоцій людини з її фотографії і для вирішення інших завдань, що потребують надзвичайної обчислювальної продуктивності.
Нехай на даному етапі перший квантовий комп'ютер і нагадує своїми габаритами MARK II, однак ми знаємо про властивість історії повторюватися з якісно іншим рівнем. Дамо слово фундаментальній науці:
«Заплутані фотони» - досить дивно звучить для недосвідченого в питаннях квантової механіки, так само як і позначення деяких фізичних величин, наприклад «Аромат кварка» або «Дивина частинки», а то і «Директор». Явище квантової заплутаності - досить крихка взаємодія, в один момент між частинками може виникнути дивовижний невидимий зв'язок, завдяки якому ці частинки стають одним і тим же, навіть якщо їх розділяє велика відстань, в інший момент цей зв'язок може зруйнуватися без видимих на те причин. Тому рекорд, встановлений китайськими вченими, можна вважати чимось неординарним. Їм вдалося одночасно заплутати відразу вісім фотонів, керувати їх рухом і займатися в цей час їх вивченням. Яким чином заплутуються фотони? Все починається з одного фотона високоенергетичного променя потужного лазера, за допомогою оптичного кристала, що має нелінійні характеристики, цей фотон поділяється на два фотони. В результаті виходять два більш слабких, заплутаних фотони, будь-яка зміна одного з них відразу ж проявляється і на другому. Один з отриманих фотонів зберігається в установці, а другий знову розколюється на два фотони, тепер вже існують три заплутаних фотони, і так далі.
Але кожен поділ фотонів послаблює вдвічі промінь світла, і раніше це було саме тією перешкодою, яка не дозволяла створити керовану систему з восьми заплутаних фотонів. Але команда китайських вчених з Китайського університету науки і техніки в Хефеї (University of Science and Technology of China in Hefei), використовувала новий потужний ультрафіолетовий лазер, фотони променя якого мають дуже високу енергію. Використовуючи світло цього лазера вченим вдалося досить швидко отримати вісім заплутаних фотонів, і ще через якийсь час вони навчилися керувати всією системою в цілому.
Це досягнення є досить суттєвим для безлічі областей, на першому місці з яких стоїть область квантових обчислень. Система з вісьмома пов'язаними фотонами дозволить вченим проникнути в таємниці квантового світу на раніше недосяжну глибину. Це дозволить скласти воєдино частини технологічних загадок, які повинні в майбутньому стати основою квантових комп'ютерів. На наших очах промальовується остов вже другого покоління квантових обчислювальних систем. Я пишаюся проривами людства.
UPD: Першоджерело - РСМ
UPD: Першоджерело - Photons
UPD: Першоджерело - D-Wave