Новости из мира высоких технологий

IBM доказала возможность хранения информации в одном атоме

Основные компоненты компьютеров становятся настолько малыми, что постепенно сталкиваются с давлением границ привычного мира ньютоновской физики. И нигде масштаб и точность операций не показана лучше, чем на жестких дисках, где триллион битов может вписываться в квадратный дюйм. IBM удалось превзойти этот сценарий: ученые научились записывать и считывать данные в едином атоме.

Пока это достижение может быть больше символическим, чем практическим, но даже простая демонстрация примера рабочего атомного хранилища данных может показаться практически научной фантастикой.

Возможно, вас это не удивит, но атомы это самая маленькая единица материи, которой мы можем надежно манипулировать и рассчитывать на то, что она будет неподвижной. Проводятся интересные эксперименты с запутыванием фотоном, но они довольно шустрые, даже чересчур. Пока мы еще стараемся держаться вещей, которые не ускользнут в мгновение ока, если вы ослабите хватку на секунду. И предыдущая техника атомарного хранения фактически не сохраняет данные в атоме, а перемещает их с образованием считываемых паттернов (тоже интересно, кстати).

Это значит, что задать отдельным атомам значения 0 и 1 будет следующим крупным шагом вперед и следующим крупным барьером в области хранения данных в цифровом виде, что позволит на порядок увеличить емкость накопителей, и представит совершенно новую задачу для инженеров и физиков. Эксперимент IBM, опубликованный на днях в Nature, приводит настоящее атомное хранилище от теории к реальности.

Работает оно так: отдельный атом гольмия (большой, со множеством электронов без пары) устанавливается на слое окиси магния. В этой конфигурации атом имеет так называемую магнитную бистабильность: у него есть два магнитных стабильных состояния с разными спинами (просто запомните это).

Ученые используют сканирующий туннельный микроскоп (также изобретенный IBM в 1980-х годах), чтобы приложить около 150 милливольт на 10 микроампер к атому — может показаться, что это не много, но на таких масштабах это подобно удару молнии. Этот огромный приток электронов заставляет атом гольмия переключать свое магнитное спиновое состояние. Поскольку два состояния имеют разные профили проводимости, кончик сканирующего туннельного микроскопа может определить, в каком состоянии находится атом, подавая более низкое напряжение (около 75 милливольт) и ощущая его сопротивление.

Чтобы быть абсолютно уверенным в том, что атом меняет свое магнитное состояние и это не является результатом интерференции или воздействия электрического шторма СТМ, ученые установили рядом с ним атом железа. Этот атом находится под воздействием его магнитной окрестности и реагирует не так, как атом гольмия в разных состояниях. Это доказывает, что эксперимент действительно создает надежное, сохраненное магнитное состояние в отдельном атоме, которое можно определять косвенно.

И вот что мы делаем дальше: отдельный атом используется для хранения известных нам нулей и единиц, 0 и 1. Экспериментаторы сделали пары атомов, чтобы сформировать четыре бинарных комбинации (00, 01, 10, 11), которые можно создать из такого узла.

«Чтобы продемонстрировать независимое считывание и запись, мы построили атомную структуру из двух битов гольмия, в которой мы записали четыре возможных состояния и которые мы считали как магниторезистивно, так и удаленно с помощью электронного спинового резонанса. Высокая магнитная стабильность в сочетании с электрическим считыванием и записью показывает, что магнитная память из одного атома вполне возможна».

Крис Лутц, исследователь нанотехнологий в лаборатории IBM в Алмадене, один из авторов работы, рассказал, что заставило атом в конечном итоге потерять свой спин.

«Поскольку атомы нагреваются, мы ожидаем, что они начнут спонтанно переворачиваться. Потому что тепловая энергия представляет собой значительную часть энергетического барьера между состояниями. На практике при создании памяти понадобится увеличить этот барьер за счет использования нескольких сопряженных атомов или инновационных методов работы с отдельными атомами».

Если это немного ослабит ваш энтузиазм — что они планируют работать с молекулами, а не с отдельными атомами — не переживайте. Один из экспериментов 2016 года, в котором был превышен терабит на квадратный дюйм, использовал магнитные гранулы диаметром всего 5 нанометров. Атом гольмия в поперечнике около 200 пикометров; можно было бы выложить 25 таких от одного конца гранулы до другого — если бы у атома были «концы». Удвоение изначального объема не сильно скажется на возможностях хранения — а там и другие варианты подойдут.

«Мы планируем исследовать атомы других элементов, скопления атомов и небольшие молекулы в качестве возможных магнитных битов», пишет Лутц.

Пройдет много времени, прежде чем вы сможете использовать один из таких на своем ноутбуке. Пока эта область неразрывно связана с лабораторией, сверхнизкими температурами и сверхточными приборами. Будет ли там, внизу, еще место?


Источник: IBM доказала возможность хранения информации в одном атоме
Опубликовал:
Теги: исследования ibm Атомы информация хранение

Комментарии (0)

Сортировка: Рейтинг | Дата
Пока комментариев к статье нет, но вы можете стать первым.
Написать комментарий:
Напишите ответ :
8 идей для организации пространства и хранения в крохотной квартире
8 идей для организации пространства и хранения в крохотной квартире
2
Женский каприз 14:28 23 ноя 2022
Скромные метры: 12 мест для хранения, которые вы зря игнорировали
Скромные метры: 12 мест для хранения, которые вы зря игнорировали
5
Страничка добра и сплошного жизненного позитива! 15:01 07 дек 2020
10 практичных решений для хранения специй на кухне
10 практичных решений для хранения специй на кухне
2
Женский каприз 16:00 23 окт 2022
7 фишек хранения в маленьких квартирах. Разбирайте идеи!
7 фишек хранения в маленьких квартирах. Разбирайте идеи!
15
Страничка добра и сплошного жизненного позитива! 11:00 30 июн 2021
Блогерша-хулиганка на своем примере доказала, что быть худой уже не модно
Блогерша-хулиганка на своем примере доказала, что быть худой уже не модно
14
Интересный мир 06:44 14 июн 2018
10 функциональных идей для хранения обуви в маленькой прихожей
10 функциональных идей для хранения обуви в маленькой прихожей
0
Женский каприз 09:00 04 ноя 2022
Порядок во всем: 8 идей хранения под кроватью
Порядок во всем: 8 идей хранения под кроватью
1
Женский каприз 09:00 22 окт 2022
Как добиться чистоты пластиковых контейнеров для хранения еды
Как добиться чистоты пластиковых контейнеров для хранения еды
5
УДачные советы 13:38 27 окт 2021
Женщины 45+ и возможность иметь детей
Женщины 45+ и возможность иметь детей
25
Страничка добра и сплошного жизненного позитива! 09:00 08 авг 2021
14 идей для оптимизации хранения в маленькой кухне
14 идей для оптимизации хранения в маленькой кухне
0
Женский каприз 16:00 03 ноя 2022
Благоустроенность кухни: 10 крутых идей для хранения кухонной утвари
Благоустроенность кухни: 10 крутых идей для хранения кухонной утвари
14
Женский каприз 10:55 04 авг 2021
Органайзеры для хранения одежды и обуви: 10 актуальных новинок
Органайзеры для хранения одежды и обуви: 10 актуальных новинок
14
Женский каприз 11:39 03 сен 2021

Выберете причину обращения:

Выберите действие

Укажите ваш емейл:

Укажите емейл

Такого емейла у нас нет.

Проверьте ваш емейл:

Укажите емейл

Почему-то мы не можем найти ваши данные. Напишите, пожалуйста, в специальный раздел обратной связи: Не смогли найти емейл. Наш менеджер разберется в сложившейся ситуации.

Ваши данные удалены

Просим прощения за доставленные неудобства