信息存儲存在極限嗎？

01-14

是否可以實現單夸克存儲？
迄今最小硬碟實現單原子信息存儲--科技--人民網

是否可以實現單夸克存儲？

不行，因為夸克不可分離，這意味著關於夸克的態的信息是無法讀取的。

DNA是目前信息密度最高且穩定性極高的一種信息存儲方式，就是存儲/讀取的過程太麻煩太慢。

如果我們能夠讀取量子的自旋態，也將會一種非常高效的存儲形式。但是為了保證信息的安全，存儲介質應該有較大的穩定性，不易受熱效應影響，因此自旋態最好是用於計算過程，即作為量子計算機的計算單元。不宜採用單量子自旋，應採用准粒子自旋，這樣抗電磁干擾和熱干擾都比較好。

目前的存儲介質的信息密度不是最大的瓶頸，從2D向3D擴展才是最大的瓶頸。目前的快閃記憶體都是採用2D印刷的。如果我們能夠實現3D堆疊，就相當於一頁紙變成一本書，數據存儲能力將會提高上萬倍。

想像一下固態硬碟變成10000 TB 的時候。

其實在實現量子計算機之前，如果CPU的計算單元能夠實現全3D堆疊刻蝕，晶元內部採用液壓導熱油降溫，那麼我們的晶元計算能力還可以提高几十萬倍。

存在極限。

有限空間內不能存儲無限多信息。

通俗的說，距離的最小單位是1個普朗克長度。那麼相應的面積，體積也有了最小尺度。換句話說，物質不是無限可分的，低於一個尺度就沒有了物理學意義。（注意，這個尺度的存在並不是因為人類目前認知局限還沒給更小尺度的物質起名字，也不是我們手指太粗糙，技術手段暫時不夠先進。普朗克尺度本身就是極限，並且長度只能以普朗克長度的整數倍增長）

黑洞的視界面就是當前認知的信息存儲的極限。

在黑洞視界面上的1個普朗克長度的平方這麼大的面積上只能存儲一個單位的信息（熵）。

換個說法，你可以把信息存在硬碟里，寫在紙上，刻在石頭上，記憶在腦子裡，或者用量子態表示信息。然後讓我們把這些信息存儲介質堆在一起。問，這個信息堆可以堆越堆越大，最後能存放無窮多信息嗎？

不可以，因為這些介質堆放的足夠多，引力就會克服其它相互作用力導致你的信息存儲介質向內坍縮，體積變小很多很多，這個時候信息的存儲密度就變大了。只要堆得足夠多，最後這個存儲介質堆會變成一個黑洞，這是密度的極限。如果你最後觀察到了坍縮成黑洞的那一瞬間，就意味著你看到了這些信息以某種形式墜入了黑洞。

根據相對論原理，在黑洞外看到的這些信息墜入的過程需要花無窮多時間。這些信息永久的停留在黑洞的視界面上，越墜落越慢，直至永恆。

信息需要物質作為載體，物質是有最小長度的，也就是普朗克長度

只要是現實存在之事物，必定存在極限，但並不需要考慮。誠然儲存單位可以不斷縮小但總有個下限，而其終歸是需要物質介質，而物質的總量必然有限。只是考慮這種問題似乎毫無意義，考慮如何實現可靠存取信息的情況下縮小儲存單位不是更靠譜？

不存在極限，物質世界能分到多細，能記錄表達的信息就可以有多密。我們可以用已知的任何一種物質的佔位情況來記錄二進位信息，也可以用它們的軸向來記錄信息，方法很多，只要能操控即可。

這個問題沒有答案也沒有意義，只要時間還在繼續前進，宇宙大爆炸還在持續擴散著影響，信息就可以無限多存儲下去。

說有一個天使在一個原子（或質子中子誇子）上鑽了一下，這個點就儲存了宇宙的一切信息。

天使這個點到圓心的距離，除以圓的半徑，會得出一個小數，把這個小數無限精確的測量出來，就得出了比如0.283736272737272818……，然後再給這個數按規則解析成語言，就提取出了天使給的信息。

但這個無限，僅存在於理論（哲學）里。

再換一個假設，一個天使，製作了一個藝術品，也許就是某個簡單的雕塑。

天使十分確定這個藝術品包含了宇宙中所有知識，你們人類只需要生出一個能夠理解這個藝術品的人就可以洞悉一切了。

這種無限怎麼樣？

好像是特斯拉說的吧，一粒沙中就包含了宇宙中一切的知識。

儲存阿凡達劇情只需要文字，讀取需要識字。

儲存阿凡達是個特效大片這個信息需要一幅海報，讀取需要抽象思維。

儲存阿凡達世界體驗需要電影遊戲，讀取需要想像力與設備。

人類從來是發展讀取（認知）能力，儲存是隨之而生的應用。

信息是雙向的存在，無限儲存並沒有什麼卵用。

存在極限。

最新的研究表明比特的操縱有著能量的最小閾值，即2.75乘10的負21次方焦耳。而廣相框架下的宇宙是有限的，不考慮暗物質、暗能量的情況下，粒子的數量級別約為10^80（+-5），質量約10^53kg。

那麼最大信息儲量約為：3.2x10^90比特（誤差在5個數量級內）

值得注意的是，有的回答提到了普朗克長度的限制。以目前的研究成果來看，量子比特的儲存不存在信息佔位的問題，也就是說，巨量的信息可以完全可靠地儲存在一對量子存儲設備內。事實上，n個量子比特可儲存2^n個經典比特，大概300個量子比特即可滿足宇宙級的數據儲存。

因此需要考慮的只有數據的寫入消耗問題。

通俗地說就是：你有足夠的稿紙來記錄數據，但是你的墨水是有限的。

目前最前沿的儲存技術在原子級別。

鏈接：單原子磁子儲存技術http://mp.weixin.qq.com/s/OT0IDKx_NJCH6qfnV667OA

氯原子儲存技術

http://mp.weixin.qq.com/s/YpAhxvf-mrx5NU5zwMAmvw

參考資料：

[1] F. E.Kalff, M. P. Rebergen, E. Fahrenfort, J. Girovsky, R. Toskovic, J. L. Lado, J.Fernández-Rossier and A. F. Otte，A kilobyte rewritable atomicmemory， Nature Nanotechnology 2016，DOI: 10.1038/NNANO.2016.131

[2]https://en.m.wikipedia.org/wiki/Universe

[3]https://phys.org/news/2017-07-maxwell-demon-quantum.html

[4]http://mp.weixin.qq.com/s/w-J0O52FaHshCXKrqvbBxg

[5]http://m.eepw.com.cn/article/201703/345228.html

這種問題更像哲學問題，我們的宇宙有極限嗎？有的話，存在的信息就有極限