Oamenii de știință au conceput o modalitate de a stoca și citi date de la atomii individuali încorporați în cristale minuscule cu doar câțiva milimetri ca mărime (unde 1 mm este de 0,04 inci). Dacă este redus, ar putea duce într-o zi la sisteme de stocare cu densitate ultra-înaltă capabile să dețină petabytes de date pe un singur disc-unde 1 PB este echivalent cu aproximativ 5.000 de filme 4K.
Codificarea datelor ca 1s și 0s este la fel de veche ca întregul Istoria calcululuicu singura diferență fiind mediul utilizat pentru a stoca aceste date – trecând din tuburile de vid cliptând și oprit, tranzistoare electronice minuscule sau chiar discuri compacte (CD), cu gropi la suprafață reprezentând 1s și netezime indicând 0.
Vânătoarea este acum pentru stocarea de date și mai densă, ceea ce îi conduce pe oamenii de știință în lumea subatomică. Într -un nou studiu publicat pe 14 februarie în Jurnal Nanofotonicăcercetătorii au folosit un electron prins de un defect dintr -un cristal pentru a reprezenta un 1 cu lipsa unui electron prins care indică 0.
Lucrarea a fost inspirată de tehnicile cuantice, au spus oamenii de știință. În special, au integrat fizica în stare solidă aplicată dozimetriei de radiații, cu un grup de cercetare care lucrează puternic în stocarea cuantică-dar această lucrare specifică construiește memorie de calcul clasică.
Tehnologia funcționează prin strălucirea unui laser cu o cantitate specifică de energie care va excita un electron. În acest moment, un dispozitiv de citire poate înregistra prezența luminii. Nicio lumină nu înseamnă niciun electron prins.
Acest lucru funcționează numai atunci când cristalele includ defecte, cum ar fi o vacanță de oxigen sau o impuritate străină. „Aceste defecte prezintă caracteristici foarte frumoase”, primul autor al studiului, Leonardo Françaa declarat pentru live cercetător postdoctoral în fizică la Universitatea din Chicago. „Unul dintre ei este capacitatea de a stoca încărcarea”.
Știind acest lucru, echipa a folosit ioni de pământ rar ca dopanți – impurități adăugate unui material pentru a -și modifica proprietățile – cu cheia mincinoasă în conceperea unei modalități de a excita un electron de la un ion de pământ rar specific, astfel încât să devină prins. Dacă vă imaginați cum funcționează un CD, acest lucru ar fi echivalent cu crearea unei gropi.
„Trebuie să oferim suficientă energie pentru a elibera un electron de un ion de pământ rar și defectul – un defect din apropiere – va simți asta”, a spus França. „Deci, capturați electronul printr -un câmp electric intrinsec. Aceasta este partea de scriere.”
Apoi veniți să citiți datele. „Practic, trebuie să utilizați o altă sursă de lumină, astfel încât electronul să fie eliberat de defect”, a spus França. „Și asta duce la o recombinare a acuzațiilor și asta duce la emisia de lumină”.
Construirea stocării datelor viitorului
Dacă procesul ar funcționa exact astfel, datele ar fi șterse de fiecare dată când au fost citite, dar utilizarea unor cantități mai mici de lumină ar fi „șters parțial informațiile”, a spus França. Așadar, s -ar estompa în timp, într -un mod similar pe care datele deținute în casete se estompează peste 10 până la 30 de ani.
În timp ce echipa a folosit rar Praseodymium element de pământ și un cristal de oxid de yttrium, lucrarea s-ar putea extinde în mod egal la alte cristale de elemente de pământ non-rare cu alți non-dopanți. Dar elementele rare ale Pământului au avantajul de a oferi lungimi de undă cunoscute și specifice care ne permit să excităm electronii folosind lasere standard.
Scopul inițial al cercetătorilor a fost de a aborda atomii individuali. Încă nu au atins acest obiectiv, dar França consideră că tehnica pe care echipa a fost pionieră le pune pe drumul cel bun.
Apetitul pentru cercetări ulterioare este atribuit cât de scalabilă este această tehnologie, potențial, în format de stocare cu densitate ridicată, cu costuri reduse, în viitor, pentru diverse aplicații, a spus França.
Vestea bună este că partea optică, laser a ecuației, este deja bine înțeleasă și ieftină. De asemenea, cristalul ar costa bani puțini pentru a produce la scară. Acest lucru lasă costul achiziționării elementelor de pământ rare și conceperea unei modalități de a introduce defecte folosind metode de fabricație în masă.
Dacă aceste obstacole pot fi depășite, cristalul ar putea fi fabricat ca un disc, a adăugat el și ar putea fi citit de cititori ieftini. Ultima întrebare ar fi în jurul cât de dens puteți stoca date pe un disc ipotetic.
„În cristalul nostru, unde avem în jur de 40 mm3 [0.002 cubic inches]am putea stoca câteva sute de terabyți ”, a spus França Live Science. După efectuarea unor calcule, el a pus cifra la aproximativ 260 TB.
Această cifră se bazează pe cristalul pe care oamenii de știință l -au cercetat, dar França vede un viitor în care puteți crește cu ușurință densitatea defectelor. Acest lucru duce în mod natural la posibilitatea PBS de date stocate pe un singur dispozitiv de dimensiunea unui disc.
Comentarii recente