211service.com
Magnētiskā atmiņa miniaturizēta līdz tikai 12 atomiem
Mazākais magnētiskās atmiņas bits, kāds jebkad izveidots — tikai 12 dzelzs atomu kopums, ko izveidojuši IBM pētnieki — parāda nākotnes datu glabāšanas sistēmu galīgās robežas.
Būsim mazi: Šajā skenējošā tunelēšanas mikroskopa attēlā redzama 12 dzelzs atomu grupa, kas ir mazākais magnētiskās atmiņas bits, kāds jebkad ir izveidots.
Magnētiskās atmiņas elementi nedarbojas tāpat kā mūsdienu cietie diski, un teorētiski tie var būt daudz mazāki, nekļūstot nestabili. Datu krātuves masīvi, kas izgatavoti no šiem atomu bitiem, būtu aptuveni 100 reizes blīvāki nekā jebkas, ko var uzbūvēt šodien. Bet 12 atomi, kas veido katru bitu, ir rūpīgi jāsamontē, izmantojot dārgu un sarežģītu mikroskopu, un biti var glabāt datus tikai dažas stundas un zemā temperatūrā, kas tuvojas absolūtai nullei, tāpēc mazie atmiņas elementi patērētājiem nebūs atrodami. ierīces jebkurā laikā.
Pusvadītāju rūpniecībai saskaroties ar mērogošanas ierobežojumiem, padarot atmiņu un skaitļošanas ierīces arvien mazākas, IBM Almaden pētniecības grupa, kuru vadīja Andreass Heinrihs , strādā no otra gala, laboratorijā veidojot skaitļošanas elementus atomu pa atomam.
Nepieciešamā tehnoloģija liela mēroga ražošanai viena atoma mērogā vēl nepastāv. Šodien, saka Heinrihs, jautājums ir par to, ko jūs vēlētos izveidot atomu mērogā datu glabāšanai un aprēķināšanai tālā nākotnē?
Tā kā inženieri miniaturizē parastās ierīces, viņi atklāj, ka kvantu fizika, kas agrāk nekad nebija jāņem vērā, padara ierīces mazāk stabilas. Tā kā parastie magnētiskās atmiņas biti ir miniaturizēti, piemēram, katra bita magnētiskais lauks sāk ietekmēt kaimiņus, vājinot katra bita spēju noturēties pie 1 vai 0.
IBM pētnieki atklāja, ka ir iespējams apiet šo problēmu, izmantojot atomu grupas, kurām ir cita veida magnētisms. Galvenais, saka Heinrihs, ir katra atsevišķā atoma magnētiskais spins.
Parastajos magnētos, neatkarīgi no tā, vai tie atrodas uz ledusskapja vai datu krātuves masīvā, atomu magnētiskie spini ir izlīdzināti. Tieši šī izlīdzināšana noved pie nestabilitātes, kad magnētiskās atmiņas elementi ir miniaturizēti. IBM pētnieki izveidoja savus mazos atmiņas elementus, sarindojot dzelzs atomus, kuru griezieni bija pretēji izlīdzināti.
Pētnieki gan konstruēja, gan ierakstīja datus sīkajos atmiņas elementos, izmantojot skenējošo tunelēšanas mikroskopu — ierīci, ko IBM Cīrihē izstrādāja 1981. gadā. Šim mikroskopam ir ļoti plāna vadoša zonde, ko var izmantot virsmas attēlošanai un atsevišķu atomu pārvietošanai.
Heinrihs saka, ka viņa komanda atklāja, ka tā var izveidot antiferomagnētisko atmiņu, izmantojot mazāk nekā 12 atomus, taču tie bija mazāk stabili. Ar 12 atomiem atmiņas elementi pakļaujas klasiskajai fizikai, un lasīšanas un rakstīšanas impulsi, kas tiek ievadīti caur mikroskopa zondi, ir līdzīgi tiem, ko izmanto mūsdienu cietajos diskos. Šis pētījums šodien ir aprakstīts žurnālā Zinātne .
Jebkurai reālai, nepastāvīgai datu uzglabāšanas tehnoloģijai ir jāspēj saglabāt datus 10 gadus temperatūrā, kas ir krietni augstāka par istabas temperatūru, teikts. Viktors Žirnovs , Semiconductor Research Corporation pētnieks, kurš nebija iesaistīts darbā. IBM biti var noturēties uz 1 vai 0 tikai dažas stundas un tikai ļoti zemā temperatūrā, taču Heinrihs saka, ka vajadzētu būt iespējai palielināt to stabilitāti darbam reālākās temperatūrās, izmantojot 150 atomus uz bitu, nevis 12. — joprojām ir niecīgs skaits salīdzinājumā ar esošajām atmiņas formām.
Tomēr pašreizējā darba mērķis nebija izveidot reālistisku tehnoloģiju, saka Heinrihs. Viņa mērķis ir izpētīt, vai cita veida skaitļošanas elementus var izgatavot no dažiem atomiem, iespējams, izmantojot kvantu. Viņš saka, ka mums ir jābūt tālredzībai, lai neuztraucoties par nākamo soli, bet gan pārietu uz kaut ko potenciāli revolucionāru.