IBM har visat förmåga att lagra information i en atom

Grundläggande komponenter i datorerna blivit så små, att de gradvis inför trycket gränser bekant värld av Newtons fysik. Och ingenstans är den precision och omfattningen av verksamheten är inte visat bättre än på hårddiskar, där en biljon bitar kan passa in i en kvadrat-tum. IBM lyckades slå detta scenario: forskare har lärt sig att skriva och läsa data i en enda atom.

Även om denna prestation kan vara mer symbolisk än praktisk, men även en enkel demonstration av de exempel på de som arbetar för atomic data warehouse kan tyckas nästan science fiction.

Du Kanske inte är förvånad, men atomerna är den minsta enhet av materia, som vi kan på ett tillförlitligt sätt manipulera och förväntar sig att det kommer att vara fast. Genomfört ett intressant experiment med intrasslad foton, men de är ganska vig också. Medan vi försöker ändå att hålla saker som inte kommer att fly i ett ögonblick om du låter upp för en sekund. Och den tidigare tekniken med atomic lagring är faktiskt inte lagras i atomen, och flyttar dem med utbildningen-att-läsa-mönster (också intressant, förresten).

Detta betyder att du kan ange enskilda atomer värdena 0 och 1 som kommer att bli nästa stora steg framåt och nästa stora barriär i området för lagring av data i digital form, vilket kommer att göra det möjligt att öka kapacitet och kommer att presentera en helt ny utmaning för ingenjörer och fysiker. IBM experiment som nyligen publicerades i Naturen, presentera resultaten av den atomic lagring från teori till verklighet.

Så här Fungerar det: en enskild atom av holmium (stora, med massor av elektroner utan par) är monterad på lager av magnesium oxid. I denna konfiguration, atom har en så kallad magnetisk bistability: det finns två stabila magnetiska Stater med olika spin (kom bara ihåg det).

Forskare använde en sveptunnelmikroskop (som uppfanns av IBM på 1980-talet) att göra om 150 millivolt vid 10 mA till atom — det kan tyckas att det är inte mycket, men på en sådan skala är som en blixt. Detta enorma flöde av elektroner gör atom av holmium att byta sin magnetiska dragning staten. Eftersom de två Länderna har olika profiler av ledningsförmåga, spetsen av en sveptunnelmikroskop som kan avgöra skick atom, vilket ger en lägre spänning (ca 75 mV) och känna motstånd.

För att vara helt säker på att den atom förändringar dess magnetiska tillstånd och är inte en följd av störningar eller åtgärd av en elektrisk storm av STM, fann forskarna bredvid honom en atom järn. Denna atom är under inflytande av dess magnetiska omgivning och reagerar inte som en atom av holmium i olika länder. Detta bevisar att de experiment som faktiskt skapar en betrodd lagras magnetiska tillstånd i det enskilda atomen, som kan fastställas dem på indirekt sätt.

Och det är vad vi ska göra härnäst: en enda atom används för att lagra den kända ettor och nollor, 0 och 1. Praktiker gjort ett par atomer bildar fyra binära kombinationer (00, 01, 10, 11), du kan skapa en sådan nod.

"för att visa oberoende läsa och skriva, vi byggde den atomära strukturen av de två bitar av holmium, där vi spelade in fyra möjliga tillstånd som vi ansett som magnetoresistiva eller på distans via elektroniska spin resonans. Hög magnetisk stabilitet i kombination med den elektriska läsning och skrivning visar att magnetiskt minne av en enda atom det är möjligt".

Chris Lutz, forskare i nanoteknik vid IBM-laboratoriet i Almaden, en av författarna till arbete sa som gjorde atom kommer så småningom att förlora sin spinn.

"Eftersom atomerna är uppvärmd, vi förväntar oss att de kommer att börja spontant att rulla över. Eftersom värme energi utgör en betydande del av den energi som barriär mellan Medlemsstaterna. I praktiken, när du skapar ett minne du kommer att behöva för att öka detta hinder genom användning av flera ihopkopplade atomer eller innovativa metoder för att arbeta med enskilda atomer."

Om det ska lossa din entusiasm — att de planerar att arbeta med molekyler, inte enskilda atomer oroa dig inte. Ett av experimenten i 2016, vilket översteg en terabit per kvadrattum, används magnetiska kulor med en diameter av endast 5 nanometer. Atom av holmium i diameter och ca 200 PM; det skulle vara möjligt att sätta 25 av dessa från ena änden av granulat till andra — om atomen hade "slutar". En fördubbling av det ursprungliga beloppet inte mycket påverkar möjligheterna till lagring — och det finns andra alternativ kommer att göra.

"Vi planerar att undersöka de atomer av andra grundämnen, grupper av atomer och små molekyler som potentiella magnetiska bitar", skriver Lutz.

Det Kommer att ta lång tid innan du kommer att kunna använda en av dessa på min laptop. Även om detta område är oupplösligt förbunden med laboratorium, låga temperaturer och ultra-exakta enheter. Kommer det att vara nere för en mer?