Память с одним атомом: самый маленький носитель в мире - MPV.RU
Технологии

Память с одним атомом: самый маленький носитель в мире

Опубликовано MPV

Хранение одного бита в одном атоме возможно по утверждению необычного закона Мура

Согласно исследованию, один бит цифровой информации теперь успешно сохранен в отдельном атоме. Существующие, коммерчески доступные устройства с магнитной памятью требуют примерно одного миллиона атомов, чтобы сделать то же самое.

Андреас Генрих, недавно назначенный директор Центра квантовой нанонауки в(IBS, Южная Корея), руководил исследовательской работой, которая сделала это открытие в Исследовательском центре (США). Этот результат является прорывом в миниатюризации носителей информации и может послужить основой для квантовых вычислений.

Диски, покрытые намагниченным слоем металла, позволяют нашим компьютерам сохранять файлы в виде битов, каждый со значением 1 либо 0. Некоторое направление намагниченности соответствует 0 биту, другое направление — 1 биту. Хотя на данный момент небольшие участки диска, около миллиона атомов, соответствуют каждому цифровому биту информации, это исследование выходит далеко за пределы этого и использует наименьшее количество вещества, пригодного для этой цели: один атом.

В этом исследовании ученые работали с инструментом, называемым туннельным микроскопом (STM), который имеет специальный наконечник, позволяющий пользователю просматривать, перемещать атомы, и применять к ним импульс тока. Они использовали этот электрический импульс для изменения направления намагничивания отдельных атомов гольмия. Делая это, команда могла записать память как 1, так и 0 в одном атоме гольмия, а также поменять местами два.
Квантовый датчик, разработанный командой Генриха и в настоящее время уникальный во всем мире, использовался для считывания памяти, хранящейся в атоме гольмия. Он состоит из атома железа, расположенного рядом с атомом гольмия. Используя этот метод, а также другой, называемый туннельным магнитосопротивлением, исследователи могли наблюдать, что гольмий сохраняет такое же магнитное состояние в течение часа.

Затем, когда команда исследователей Генриха пыталась использовать 2 атома гольмия вместо одного, они сделали еще одно удивительное открытие. Размещение атомов гольмия нанометром не влияло на их способность хранить информацию в индивидуальном порядке. Что стало настоящей неожиданностью, поскольку ожидалось, что магнитное поле одного атома будет воздействовать на своего соседа. Чтобы представить эту шкалу в перспективе, если бы нанометр был взорван до диаметра обычного человеческого волоса, волосы имели бы диаметр, эквивалентный длине школьного автобуса.

Таким образом, ученые смогли построить двух битное устройство с четырьмя возможными типами памяти: 1-1, 0-0, 1-0 и 0-1, четко выделяемые железным сенсором.

Закон Мура предсказал, что количество данных, которые могут храниться на микро чипе, удваивается каждые 18 месяцев, и это действительно происходило десятилетиями. Последняя модель электронных устройств всегда меньше и мощнее, чем предыдущая. Однако, поскольку устройства становятся все меньше и меньше, так как атомы настолько близки друг к другу, новые квантовые свойства начинают проявляться и вызывать проблемы. Невозможность идти в ногу с дальнейшей миниатюризацией заставила экспертов говорить о смерти Закона Мура.