IBM ha dimostrato la capacità di memorizzare le informazioni in un atomo

I componenti di Base di computer diventano così piccoli, che gradualmente si trovano ad affrontare pressioni confini del mondo familiare fisica newtoniana. E da nessuna parte la scala e la precisione delle operazioni non mostra il meglio di dischi rigidi, dove trilione di bit può inserirsi in un pollice quadrato. IBM è riuscita a superare questo script: gli scienziati hanno imparato a leggere e scrivere dati in un singolo atomo.

Mentre questo risultato può essere più simbolico che pratico, ma anche una semplice dimostrazione esempio di lavoro atomico di archiviazione dei dati può sembrare quasi fantascienza.

Forse non è una sorpresa, ma gli atomi sono la più piccola unità di materia di cui siamo in grado di manipolare in modo sicuro e contare sul fatto che lei è immobile. Si svolgono interessanti esperimenti con l'intrappolamento di un fotone, ma sono abbastanza agile, anche troppo. Mentre noi cerchiamo di stare cose che non ускользнут in un batter d'occhio, se si allenta la presa sul secondo. E la precedente tecnica atomico di stoccaggio in realtà non salva i dati in un atomo, e li sposta con la formazione di lettura di schemi (anche interessante, tra l'altro).

Questo significa che è possibile impostare singoli atomi valori 0 e 1 sarà il prossimo grande passo in avanti e segue un primo ostacolo in area di archiviazione di dati in forma digitale, che permetterà al fine di aumentare la capacità di storage, e presenterà una nuova sfida per gli ingegneri e fisici. L'esperimento di IBM, pubblicato recentemente su Nature, risulta attualmente atomica archivio dalla teoria alla realtà.

Funziona così: un singolo atomo dell'olmio (grande, con un sacco di elettroni senza coppie) è impostato su uno strato di ossido di magnesio. In questa configurazione, l'atomo ha la cosiddetta magnetica бистабильность: ha due magnetici stabili di stato con diversi giri (basta ricordare questo).

Gli Scienziati usano il microscopio a scansione ad effetto tunnel (anche inventato da IBM nel 1980), per applicare circa 150 mv a 10 microampere all'atomo — può sembrare che non è molto, ma su tali scale come un fulmine. Questo enorme flusso di elettroni fa atomo dell'olmio cambiare il suo magnetico di spin stato. Dal momento che i due stati hanno diversi profili di conducibilità, la punta di un microscopio ad effetto tunnel può determinare in quale stato si trova un atomo di alimentazione più bassa tensione (circa 75 millivolt) e sentendo la sua resistenza.

Per essere assolutamente sicuri che l'atomo cambia il suo stato magnetico e questo non è il risultato di interferenza o di esposizione elettrico tempesta STM, gli scienziati hanno stabilito con lui un atomo di ferro. Questo atomo si trova sotto l'influenza di sua magnetica dintorni e non reagisce così, come un atomo dell'olmio in diversi stati. Questo dimostra che l'esperimento davvero crea affidabile, salvata stato magnetico di un atomo, che è possibile definire indirettamente.

E questo è quello che facciamo: un singolo atomo viene utilizzato per la memorizzazione a noi noti di zeri e di uno, 0 e 1. Gli sperimentatori hanno fatto le coppie di atomi per formare quattro opzioni di combinazione (00, 01, 10, 11), che è possibile creare da un nodo di questo tipo.

«Per dimostrare indipendente di lettura e scrittura, abbiamo costruito la struttura atomica dei due bit dell'olmio, in cui abbiamo registrato quattro possibili stati e che abbiamo considerato come магниторезистивно, e in remoto con un sistema elettronico di risonanza di spin. Alta stabilità magnetica combinata con bollitore lettura e scrittura mostra che la memoria magnetica di un atomo è possibile».

Chris Lutz, ricercatore nanotecnologie in laboratorio IBM Алмадене, uno degli autori del lavoro, ha detto che ha fatto un atomo finiscono per perdere la loro rotazione.

«Perché gli atomi di riscaldare, ci aspettiamo che cominciano spontaneamente a girarsi. Perché l'energia termica rappresenta una parte significativa di una barriera di energia tra gli stati. In pratica, quando si crea una memoria necessario aumentare questa barriera attraverso l'utilizzo di diversi associati atomi o innovativi metodi di lavoro con i singoli atomi».

Se è un po ' di indebolire il vostro entusiasmo — che hanno intenzione di lavorare con le molecole, e non con i singoli atomi — non ti preoccupare. Uno degli esperimenti 2016, in cui è stato superato terabit per pollice quadrato, usato magnetici pellet diametro di soli 5 nanometri. Atomo dell'olmio in tutto circa 200 пикометров; si potrebbe sborsare 25 come da un'estremità pellet a un'altra — se un atomo sono «punte». Raddoppio del volume originale non un forte impatto sulla capacità di archiviazione — e ci sono altre opzioni adatte.

«Abbiamo intenzione di esplorare gli atomi di altri elementi, un ammasso di atomi e piccole molecole come possibili bit magnetici», scrive Lutz.

Passerà molto tempo prima che sarete in grado di utilizzare uno di questi sul vostro computer portatile. Mentre questa area è indissolubilmente legato a un laboratorio estremamente basse temperature e con elettrodomestici. Se lì sotto c'è ancora posto?