“大明星”抗衰老的研究“帮助未来的存储设备？

不可避免的是，在生命的尽头，巨大的恒星在巨大的重力下崩塌并变成黑洞。我们可以问，如果有一种方法来延缓这一过程，也许推迟死亡的明星。在调查“抗衰老疗法”的巨星，在宇宙的理论物理研究中心的研究人员，对基础科学研究院（IBS）在概念化的理想材料，可以存储数据异常更长的时间比目前的短暂的设备，为未来的量子存储技术带来了新的启示。

考古学家们能够发现并经常破译古代文明遗留下来的黏土、平板、石头或纸张上刻下来的信息。这些标本存活到第二十一世纪成功了。因此，这里的问题是，我们的数字信息是否会在几千年后保持原始状态？新的数字信息的生产比以往任何时候都要大，但硅基设备的到期日期是：大约三到五年的硬盘，五到十年的闪存设备，CD和DVD。不幸的是，除非我们足够勤奋，经常把它们复制到新的设备上，否则我们所有珍贵的记忆，如数码照片、视频和数字化文档都不可能为子孙后代提供。克服这一局限性是一个最大的挑战在今天的科学家面对的。”我们都会死，但我们希望延缓衰老过程，这样我们就能活得更长，比现在长得多。“我们的数字数据也是如此，我们希望延长它们的存在，”Soo Jong Rey解释说，他是宇宙物理理论中心重力场和弦组的主任。SMT贴片加工

将量子是利用纳米世界的许多方面的最佳方式。这让我们利用“量子纠缠”的奇异性质，从而在这些小尺度上形成相干结构。在这些尺度的基本量子原理是由Rolf Landauer在1961回了。他发现热与信息密切相关。处理数据产生热量，因此，信息恶化，不能永远存储。现在随着数字的小型化，我们引进技术的量子极限。信息存储在较小的量子尺度设备中，违背其自然扩散的趋势，因此产生更多的热量。

不用说，经济衰退是生活的一部分，因为这一切都归结为能量转移。同样的现象也会使热咖啡的温度与房间温度一样，当它遇到一个凉爽的杯子和空气时。能量是从咖啡到杯子，并最终在空气中。能量趋于消散，除非是保护和限制。这种降低咖啡温度的交换过程最终与量子信息过程联系起来，物理学家称之为“在最终量子尺度上的纠缠”。正如这个词所暗示的，加扰涉及能量和信息的混合，而原始信息无法检索。这就像当蛋黄和蛋清变得面目全非一旦成为熘糊蛋。

为了使咖啡保温时间更长，有必要保护它不受任何其他冷物质或物质的影响。在存储设备的情况下，为了使器件工作更长时间，承载量子单位的能量或信息的电子或原子不应与其他电子和原子相互作用，它们需要尽可能地隔离。约束是由其他原子，形成一个阻挡了。很久以前，Phil Anderson证明了如果我们的世界是一维的，比如一条线，这个原子垒就完美了。试想，在一个线原子放在中间的障碍让他们相距甚远。然而，如果它们在二维平面或三维材料中移动，这个问题就复杂得众所周知。虽然半导体工业专门控制这些障碍物，但原子总能找到移动、跳跃或到达邻居的路径。

为了使这个问题进一步复杂化，人们发现电子以团簇的形式运动，称为强关联系统或多体系统。由于科学家倾向于孤立单个原子和电子，阻止它们相互作用，所以控制一簇原子和电子就更具挑战性。

为了找到定位和相关，同时一个理想化的系统，IBS的研究团队依靠外来的概念称为“超对称”。在超对称，每个粒子都有一个合作伙伴。例如，每个电子对与一个电子的能量和质量。“由于这些配对，系统可以用笔和纸解决，而不需要计算机模拟，不管你有多少粒子，”Rey描述道。

利用超对称的数学原理，科学家概念化的理想材料，用正确的，可保存很长的时间量子数据结构组织、指数超过目前的存储设备。

他们设想的材料具有特殊的电子能级结构。能量可以被想象为在一个酒店的楼层。然而，酒店的形状取决于原子的类型不同。能量的电子越多，楼层越高占用。所以，涉及数据存储的电子可以占据前地板。使用这种类比，酒店的硅有一个类似倒金字塔的形状，每个楼层都有房间。顶层有电子的电子可以很容易地在下层的地板上与电子交换能量或数据。这样，他们交换房间的能量转移或其它电子数据。置乱后会出现连续的交换室。

酒店由Rey提出的研究团队很快爬上更高的蜡烛。在这家旅馆，大部分电子都在一楼，因为高层的房间太少了。由于楼上没有空房，电子无法相互交流，因此无法交换房间。这样，在顶层的电子数据不会丢失，随着时间的流逝。最终，置乱过程会发生，但它会采取一个指数时间。

图1：比喻来比较不同材料的性能数据存储。

电子的能量水平可以表示为一个酒店电子占据的地板。在电脑屏幕上显示的“硅旅馆”的情况下，每个楼层都有几个房间。顶层电子丰富的电子能很容易地在下层的地板上与电子交换能量和数据。相互作用的材料越多，数据存储的寿命越短。相反，“理想的旅馆”楼上没有空房，所以电子不能互相交换，也不能交换房间。最终，会有一些交流，但还需要很长的时间。具有这种能级的材料比现有的硅基器件存储信息的时间要长得多。（来源：从freepiks。com修改）

科学家说：“热力学第二定律指出熵不能减少，但没有提到有序状态变得混乱需要多少时间。所以游戏是关于长寿，以尽可能的延长。最终，酒店会崩溃，因为熵不可避免地会成为最终的赢家，但我们希望确保这种胜利只有经过很长一段时间才会到来。”

虽然这种能量的材料还不存在，但是这种新的理解可以指导材料科学家和记忆设备工程师如何开发出适合这个概念的、可以取代硅的高级存储设备。

回到“大明星”抗衰老疗法，正如在理论上可能设计更长的数字存储材料一样，科学家们想知道是否有可能指出精确的标准来延缓大恒星的衰变。换句话说，可以延缓黑洞的形成？现在，只有未来的研究将能够回答这个。