IBM har bevist evnen til at gemme oplysninger i et atom

Grundlæggende komponenter i computere bliver så små, at de efterhånden står med presset grænserne af den velkendte verden Newtonske fysik. Og ingen steder er præcision og omfanget af operationer er ikke vist bedre end på de harddiske, hvor en billioner bits, der kan passe ind i en square inch. IBM formået at slå dette scenarie: forskere har lært at skrive og læse data i et enkelt atom.

Mens denne præstation kan være mere symbolsk end praktisk, men selv en simpel demonstration af eksempel på bearbejdning af de atomare data warehouse kan synes næsten science fiction.

Du er Måske ikke overrasket, men atomer er den mindste enhed af materie, som vi pålideligt kan manipulere og forventer, at det vil blive rettet. Gennemført et spændende eksperiment med viklet ind foton, men de er ganske adræt, også. Mens vi stadig forsøger at holde ting, der ikke vil flygte i løbet af et øjeblik, hvis du lader op til en anden. Og den tidligere teknik af atomare opbevaring er faktisk ikke gemt i atomet, og flytter dem med uddannelse-at-læse mønstre (også interessante, ved den måde).

Dette betyder, at du kan angive individuelle atomer værdierne 0 og 1 vil være den næste store skridt fremad, og den næste store barriere inden for lagring af data i digital form, som vil gøre det muligt at øge kapaciteten, og vil præsentere en helt ny udfordring for ingeniører og fysikere. IBM eksperiment, der for nylig blev offentliggjort i Nature, at de aktuelle resultater af de atomare opbevaring fra teori til virkelighed.

Det Virker som dette: et enkelt atom af holmium (store, med masser af elektroner uden par) er monteret på lag af magnesium-oxid. I denne konfiguration, atom har en såkaldt magnetisk bistability: der er to stabile magnetiske Stater med forskellige spin (lige huske det).

Forskerne brugt et scanning tunneling mikroskop (opfundet af IBM i 1980-erne) til at gøre omkring 150 millivolt på 10 mA til atom — det kan synes, at det er ikke meget, men på sådan en skala, der er som et lyn. Denne enorme tilstrømning af elektroner gør atomets af holmium at skifte sin magnetisk spin tilstand. Fordi de to Lande har forskellige profiler af ledningsevne, spidsen af et scanning tunneling mikroskop kan bestemme tilstanden af atomet, hvilket giver en lavere spænding (ca 75 mV) og sensing modstand.

At være helt sikker på, at atom ændringer dens magnetiske tilstand, og er ikke et resultat af forstyrrelser eller virkningen af en elektrisk storm af STM, fandt forskerne ud for ham et atom af jern. Dette atom er under indflydelse af dens magnetiske omgivelser og reagerer ikke som atomets af holmium i de forskellige Stater. Dette viser, at forsøget faktisk skaber en tillid, der er gemt magnetiske tilstand i det enkelte atom, der kan bestemmes indirekte.

Og det er hvad vi gør næste: et enkelt atom bruges til at gemme de kendte nuller og ettaller, 0 og 1. Eksperimentatorer lavet et par af atomer til at danne fire binære kombinationer (00, 01, 10, 11), du kan oprette sådan en node.

"for at demonstrere selvstændig læsning og skrivning, har vi bygget den atomare struktur af de to bits af holmium, hvor vi indspillede fire mulige tilstande, som vi betragtede som magnetoresistive eller eksternt ved elektronisk spin resonans. Høje magnetiske stabilitet kombineret med elektrisk læsning og skrivning viser, at den magnetiske hukommelse i et enkelt atom, det er muligt".

Chris Lutz, en forsker i nanoteknologi på IBM ' s laboratorium i Almadén, en af forfatterne af det arbejde, der sagde, der gjorde atom i sidste ende vil miste sin tur.

", Da atomer er opvarmet, forventer vi, at de vil begynde at spontant roll over. Fordi varmen energi udgør en væsentlig del af den energi barriere mellem Medlemsstaterne. I praksis når du opretter en hukommelse, du vil nødt til at øge denne barriere ved brug af flere forbundne atomer eller innovative metoder til at arbejde med de enkelte atomer."

Hvis det vil løsne din entusiasme — at de planlægger at arbejde med molekyler, ikke de enkelte atomer, så fortvivl ikke. En af de eksperimenter i 2016, hvilket oversteg en terabit per square inch, der anvendes magnetiske perler med en diameter på kun 5 nanometer. Atomets af holmium i diameter og omkring 200 PM; det ville være muligt at sætte 25 af disse fra den ene ende af granulat til andre — hvis atomet havde "ender". En fordobling af den oprindelige mængde, der ikke er meget påvirke mulighederne for opbevaring — og der er andre muligheder vil gøre.

"Vi planlægger at undersøge atomer af andre grundstoffer, klynger af atomer og små molekyler, som er potentielle magnetiske bits," skriver Lutz.

Det Vil være en lang tid, før du vil være i stand til at bruge en af disse på min laptop. Mens dette område er uløseligt forbundet med laboratoriet, lave temperaturer og ultra-præcise enheder. Vil der være dernede til en mere?