Вляво е показано изображение от сканиращ тунелен микроскоп на едноатомен холиев магнит, а отдясно – спомагателни кобалтови атоми на магнезиев оксид (източник: EPFL)
Учени от Федералния политехнически университет в Лозана (EPFL), Швейцария публикуваха резултати от изследване, което доказва възможността за запис с размер един атом на магнитен носител. Това отваря безпрецедентни перспективи за класическите устройства за съхранение, каквито са твърдите дискове (HDD).
Полупроводниковите дикове (SSD) не могат да се справят с нарастващия поток от данни. Според най-консервативните оценки, дневното увеличаване на информацията се приближава до 15 милиона гигабайта. Записването на данни на ниво един атом би било истинска находка, с възможност за радикално увеличаване на плътността на разполагане на информация върху магнитните носители, използвани в HDD устройствата.
Физиците от Лозана са по-активни от своите колеги в изследванията на едноатомния запис. В лабораториите на EPFL се провеждат фундаментални изследвания, които потвърждават, че едноатомният запис вече не е фантазия, но практическото му приложение все още е далеч.
Основният проблем на записа на ниво един атом остава остатъчната магнетизация. Заради нея, има голяма вероятност да се промени посоката на магнитното поле на атома под влияние на случайно външно поле или при температурни скокове. Физиците от Лозана са доказали, че съществуват материали и състояния, при които магнитното поле на единични атоми остава стабилно. С други думи, данните не се изгубват след записа.
В хода на експеримента е използват субстрат на магнезиев оксид, който абсорбира двойки атоми холмий и спомагателни кобалтови атоми. Холмиевите атоми действат като битове. Чрез наблюдение със сканиращ тунелен микроскоп, учените установяват, че силно магнитно поле не води до загуба на информация – намагнитването на холмиевите атоми не се променя.
Така, на практика, изследването потвърждава стабилността на едноатомния запис с две състояния. Според учените, това може да бъде последният елемент от пъзела за по-нататъшно комерсиализиране на едноатомния запис. Освен това експериментът разкрива способността на атомите на холмия да останат стабилни във външно магнитно поле със сила над 8 тесла.
По-сложна е ситуацията с нагряването. За запис и четете данни на нивото на един атом, трябва да се използват квантови механизми. Това предполага изключително ниски температури. Намагнитването на атома на холмий остава стабилно до температура 35 К, но при достигане на 45 К (-233,15°С), атомите спонтанно започват да променят посоката си на магнетизация, в зависимост от външно магнитно поле.
На следващ етап учените възнамеряват да решат три ключови въпроса за едноатомния запис: стабилност, запис и сигнал-шумови характеристики на процесите.
Вместо 0-F увеличаваш кодовата таблица на 0-œñ и смаляваш размера 1000 пъти.
А ако използваш 2000 китайски иероглифи ше смали размра много.
Само да спомена, че квантовите компютри имат шанс да се използват в потребителска електроника, просто защото замразяваните работни участъци могат да са много малки и така да не трябва да снижаваш температурата на огромен обем материя. Така те дори ще работят и достатъчно енергийно ефективно (говоря за квантовите компютри).
При HDD нещата са изцяло различни. Там трябва да се замразява цяла плоча. Да не говорим, че механизмите за позициониране на главата също няма как да станат елементарно. Така например при производството на чипове – с цел да не влияят външните микро вибрации на процеса на експониране – се налага използването на свръх мощни духащи въздух амортесьори. Така да се каже цялата проектираща машина виси във въздуха.
“Полупроводниковите дикове (SSD) не могат да се справят с нарастващия поток от данни.”
Могат за крайните потребители. Едва ли ще се намери човек да си купи хладилник за десетки хиляди долари, за да достигне температура от 0 до 35 по Келвин само за да се изкефи на новия си HDD. В това отношение и квантовите компютри няма да излязат на пазара скоро, такова охлаждане просто не е user-friendly.
Запис на информация на атомно ниво има от поне от десетилетие. Но само в лабораторни условия. Учудвам се, че чак до 35 келвина са успели да задържат стабилно състояние.
Разбира се всичко това е неприложимо за крайни потребители.