IBM har bevist evne til å lagre informasjon i en atom

Grunnleggende komponentene i datamaskiner blir så små, de gradvis møtt med presset grensene av den kjente verden Newtonsk fysikk. Og ingen steder er det presisjon og omfanget av operasjoner er ikke vist bedre enn på harddisker, hvor en milliarder biter kan passe inn i et kvadrat tomme. IBM klarte å slå dette scenariet: forskere har lært å skrive og lese data i en enkelt atom.

Mens denne prestasjonen kan være mer symbolsk enn praktisk, men selv en enkel demonstrasjon av eksempel på arbeider av atomic data warehouse kan virke som science fiction.

Kanskje du er ikke overrasket, men atomene er den minste enheten av saken, som vi kan på en pålitelig måte manipulere og forventer at det vil bli fikset. Gjennomført et interessant eksperiment med innvevd foton, men de er ganske kvikk, også. Mens vi fortsatt prøver å holde ting som ikke vil flykte i blinking av øye hvis du la opp for et sekund. Og den tidligere teknikken med atomic lagring er faktisk ikke lagret i et atom, og flytter dem med utdanning-å-lese-mønstre (også interessant, forresten).

Dette betyr at du kan angi individuelle atomer verdiene 0 og 1 vil være den neste store skritt fremover og neste store barrieren i feltet for lagring av data i digital form, som vil tillate å øke kapasiteten, og vil presentere en helt ny utfordring for ingeniører og fysikere. IBM eksperiment nylig publisert i Nature, presentere resultater av atom-lagring fra teori til virkelighet.

Det Virker som dette: en person atom av holmium (stor, med mange elektroner uten par) er montert på lag av magnesium oksid. I denne konfigurasjonen, atom har en såkalt magnetisk bistability: det er to stabile magnetiske Stater med ulike spinn (bare husk det).

Forskerne brukt en scanning tunneling mikroskop (oppfunnet av IBM på 1980-tallet) for å gjøre om 150 millivolts på 10 mA til atom — det kan virke som det ikke er mye, men på en slik skala er som et lyn. Denne enorme tilførsel av elektroner gjør atom av holmium å bytte ut den magnetiske spin state. Fordi de to Landene har ulike profiler av ledningsevne, tuppen av en scanning tunneling mikroskop kan fastslå tilstanden av atom, noe som gir en lavere spenning (ca 75 mV) og kjenne motstand.

For å være helt sikre på at atom endringer dens magnetiske tilstand, og er ikke et resultat av forstyrrelser eller virkningen av en elektrisk storm av STM, forskerne fant ved siden av ham, en atom-av jern. Dette atomet er under innflytelse av sin magnetiske omgivelser og reagerer ikke så atom av holmium i forskjellige Stater. Dette beviser at eksperimentet skaper faktisk en klarert lagret magnetisk stat i den enkelte atom, som kan bestemmes indirekte.

Og det er hva vi gjør det neste: et enkelt atom er brukt til å lagre kjent nuller og enere, 0 og 1. Den eksperimentatorer laget et par av atomer til å danne fire binære kombinasjoner (00, 01, 10, 11), du kan opprette en slik noden.

"for å demonstrere selvstendig lesing og skriving, vi bygget atom-strukturen i de to biter av holmium, der vi registrerte fire mulige Tilstander som vi anså som magnetoresistive eller eksternt ved elektronisk spinn resonans. Høy magnetisk stabilitet kombinert med elektrisk lesing og skriving viser at den magnetiske minne om et enkelt atom er det mulig".

Chris Lutz, en forsker i nanoteknologi ved IBM laboratorium i Almaden, en av forfatterne av det arbeidet som sa at laget atom vil til slutt miste sin spinn.

"Siden atomene er oppvarmede, og vi forventer at de vil begynne å spontant rulle over. Fordi varme energi representerer en betydelig del av energi-barriere mellom Statene. I praksis, når du oppretter et minne du vil behovet for å øke denne barrieren gjennom bruk av flere sammenkoblede atomer eller innovative metoder i arbeidet med individuelle atomer."

Hvis det vil løsne din entusiasme — som de har tenkt å jobbe med molekyler, ikke individuelle atomer ikke bekymre deg. Ett av forsøkene i 2016, som overskrider en terabit per kvadrattomme, som brukes magnetiske kulene med en diameter på bare 5 nanometer. Atom av holmium i diameter og ca 200 PM; det ville være mulig å sette 25 av disse fra den ene enden av lrp til den andre — hvis atom hadde "endene". Dobling det opprinnelige beløpet ikke mye påvirker mulighetene for lagring — og det finnes andre alternativer vil gjøre.

"Vi har tenkt å utforske atomer av andre elementer, det er en samling av atomer og små molekyler som potensielle magnetiske biter," skriver Lutz.

Det Vil være en lang tid før du vil være i stand til å bruke en av disse på min laptop. Mens dette området er uløselig knyttet til laboratoriet, lave temperaturer og ultra-presis-enheter. Vil det være der nede for en mer?