Плотнее некуда: 1 бит на дюжину атомов
Ученые из IBM и немецкого исследовательского центра German Center for Free-Electron Laser Science (CFEL) создали самый маленький в мире магнитный носитель информации.
В разработке также участвуют центр Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY в Гамбурге, Max-Planck-Society (MPG) и Университет Гамбурга, которые являются соучредителями проекта CFEL. Для хранения одного бита в новом устройстве используется всего лишь двенадцать атомов, то есть один байт информации занимает 96 атомов. Для сравнения: современный жесткий диск нуждается почти в 8 млн атомов для кодирования одного байта.
Команда разработчиков под руководством Себастьяна Лота (Sebastian Loth) из CFEL презентовала свою работу в еженедельном журнале “Science” 13 января 2012 года. Нанометровый прототип устройства был сконструирован в прямом смысле на атомном уровне с помощью сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) в исследовательском центре IBM Almaden в Сан-Хосе (Калифорния, США). Для создания основных паттернов прототипа ученые использовали атомы железа, выстроив их в ряды по шесть атомов каждый. Двух рядов достаточно для хранения одного бита. Байт, соответственно, состоит из восьми пар атомных рядов. Информация записывается в ряды из атомов и считывается оттуда с помощью все того же СТМ. Каждая пара атомных рядов способна находиться в двух магнитных состояниях, соответствующих значениям «0» и «1». Электрический импульс сканирующего микроскопа может переводить атомные массивы из одного состояния в другое, а его более слабый импульс позволяет считывать информацию о текущем состоянии.
Для достижения подобных уровней плотности записи информации исследователи используют свойства антиферромагнетизма (в противовес ферромагнетизму, на котором основаны современные HDD). Спины соседних атомов внутри антиферромагнитного материала выстроены противоположно, что позволяет считать намагниченность материала нейтральной. Именно этот эффект позволил специалистам CFEL «упаковать» биты на расстоянии всего лишь 1 нм друг от друга.
Однако у технологии есть проблемы, причем существенные. В частности, ячейки памяти, описанные в статье, стабильны лишь при температуре минус 268 °С (5 градусов Кельвина). Тем не менее Лот не унывает, он утверждает, что увеличение числа атомов в массиве до 200 приведет к стабильности ячейки памяти при комнатной температуре.
Помимо возможной перспективы практического применения технологии, на базе этой разработки ученые из Института Макса Планка (Штутгарт, Германия) исследуют переходные состояния между двумя мирами – квантовым и классическим. Ведь по сути Лот и его команда создали идеальный тестовый полигон на стыке классической физики и квантовой.
Источник: IT News №5 (март 2012)