重大研究發現:IBM能在單個原子上儲存1位元資料

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IBM 研究人員 Chris Luts 站在一臺他和同事用來在單原子上儲存 1 bit 資料的顯微鏡旁 來源:cnbeta

3 月 9 日下午,IBM 宣佈可以在單個原子上儲存 1 位元資料,雖然這項突破性研究在實用性上還未得到驗證,但它卻引領了該行業的研究方向。IBM 近期已經在學術期刊《Nature》上發表了相關研究成果。

據瞭解,此前一塊硬碟儲存 1 bit 資料(0 或 1),需要佔用大約 10 萬個原子空間。但是週三的時候,IBM 研究院宣佈他們已經破天荒地在單個鈥原子上實現了磁記錄(huǒ,67 號元素,符號 Ho),將儲存密度提升到了一個全新的數量級。現代移動裝置可以做到將個人曲庫儲存到一枚硬幣上,但 IBM 的技術可以將蘋果的完整曲庫(2600 萬首音樂)都塞進去。

單原子儲存原理圖

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它的工作原理是:將一個鈥原子(一個大的具有許多不成對電子的原子)放置在氧化鎂基底上。在這種條件下,原子具有所謂的“磁雙穩性”:當原子處於兩不同自旋情況時,在磁場中分別對應兩個穩定狀態。

研究人員使用掃描隧道顯微鏡(STM)在原子上施加大約 150 毫伏的 10 微安的電流。電流進入鈥原子可以使其改變其自旋狀態。 由於兩種狀態具有不同的導電性,STM 尖端可以通過施加較低的電壓(約 75 毫伏)並測量其電阻來檢測原子所處的狀態。

為了確認鈥原子改變了磁狀態,而不是受 STM 電流的一些幹擾或影響,研究人員在附近設定一個鐵原子。 鐵原子會受其臨近原子磁性的影響,鈥原子處於其不同狀態時其表現不同。 這證明,實驗真正在單個原子可以持久地儲存資料,並可以被間接測量到。

不過 IBM 研究員 Chris Lutz 表示,這項基礎研究距離商用可能還有幾十年的路要走。

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這項技術想要變得實際,IBM 必須讓原子級儲存裝置的製造具備一定的經濟效益、資料的讀寫速度夠快、且能夠長期穩定儲存。目前這項實驗性技術只能儲存數小時,但現實應用至少要儲存數年。

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