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.
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?
