Vědci vymysleli způsob, jak ukládat a číst data z jednotlivých atomů zabudovaných do malých krystalů, jen několik milimetrů ve velikosti (kde 1 mm je 0,04 palce). Pokud by se zmenšilo, mohlo by to jednoho dne vést k ultra vysokých systémech skladování hustoty, které jsou schopny držet petabajty dat na jednom disku-kde 1 PB je ekvivalentní přibližně 5 000 4K filmům.
Kódování dat jako 1 a 0s je stejně stará jako celá Historie výpočtuJediným rozdílem je médium používané k ukládání těchto dat – přesun z vakuových zkumavek blikající a vypnuté, malé elektronické tranzistory nebo dokonce kompaktní disky (CD), s jámami na povrchu představující 1S a hladkost označující 0.
Lov je nyní zapnutý pro ještě hustší ukládání dat, které vede vědce do subatomického světa. V nové studii zveřejněné 14. února v časopise NanofotonikaVědci použili elektron zachycený vadou v krystalu, aby představoval 1 s nedostatkem zachyceného elektronu označujícího 0.
Práce byla inspirována kvantovými technikami, uvedli vědci. Zejména integrovali fyziku pevného stavu aplikované na radiační dozimetrii s výzkumnou skupinou pracující silně v kvantovém skladování-ale tato specifická práce vytváří klasickou výpočetní paměť.
Technologie funguje tak, že leskne laser se specifickým množstvím energie, která vzrušuje elektron. V tomto okamžiku může čtecí zařízení zaregistrovat přítomnost světla. Žádné světlo neznamená žádný zachycený elektron.
Funguje to pouze tehdy, když krystaly zahrnují defekty, jako je volné místo kyslíku nebo cizí nečistota. „Tyto vady představují velmi pěkné vlastnosti,“ první autor studie, Leonardo FrançaPostdoktorský výzkumný pracovník ve fyzice na University of Chicago řekl Live Science. „Jedním z nich je schopnost ukládat poplatek.“
Související: Lidský genom uložen uvnitř téměř instruktivního „5D paměťového krystalu“, který by mohl přežít až do konce vesmíru
Věděl, že to tým použil ionty vzácných zemin jako dopanty – nečistoty přidané k materiálu ke změně jeho vlastností – s klíčem ležícím při navrhování způsobu, jak vzrušit elektron ze specifického iontu vzácných zemin, takže se pak zachytí. Pokud si představujete, jak CD funguje, bylo by to ekvivalentní vytvoření jámy.
„Musíme poskytnout dostatečnou energii k uvolnění elektronu z iontu vzácných zemin a defekt – blízký vada – to bude cítit,“ řekl França. „Takže zachytíte elektron vlastním elektrickým polem. Toto je psací část.“
Pak přijdete ke čtení dat. „V zásadě musíte použít jiný světelný zdroj, aby byl elektron uvolněn z vady,“ řekl França. „A to vede k rekombinaci nábojů, což vede k emisi světla.“
Budování ukládání dat v budoucnosti
Pokud by proces fungoval přesně takhle, data by byla vymazána pokaždé, když byl přečten, ale použití nižšího množství světla by „pouze částečně vymazalo informace,“ řekl França. V průběhu času by to tedy zmizelo, podobně, že data držená v páskách zmizí po dobu 10 až 30 let.
Zatímco tým používal prvek vzácné zeminy praseodymium a krystal oxidu yttrium, práce by se mohla rovnoměrně rozšířit na jiné krystaly, které nejsou vzácné pozemské prvky s jinými ne-dopanty. Prvky vzácných zemin však mají tu výhodu, že poskytují známé a specifické vlnové délky, které nám umožňují vzrušit elektrony pomocí standardních laserů.
Počátečním cílem vědců bylo řešit jednotlivé atomy. Ještě nedosáhli tohoto cíle, ale França věří, že technika, kterou tým průkopníkem, je staví na správnou cestu.
Chuť pro další výzkum je přičítána tomu, jak škálovatelná je tato technologie, a potenciálně ohlašuje v nízkonákladových formátech s vysokou hustotou v budoucnu pro různé aplikace, uvedla França.
Dobrou zprávou je, že optická laserová strana rovnice je již dobře pochopena a levná. Stejně tak by krystal stál málo peněz na výrobu v měřítku. To ponechává náklady na získání prvků vzácných zemin a vymyslet způsob, jak zavést vady pomocí metod hromadného výroby.
Pokud lze tyto překážky překonat, mohl být krystal vyroben jako disk, dodal a číst levný čtenáři. Poslední otázka by byla kolem toho, jak hustě můžete ukládat data na hypotetickém disku.
„V našem krystalu, kde máme kolem 40 mm3 (0,002 kubických palců), mohli bychom uložit několik set terabajtů, “řekla França Live Science. Po provedení některých výpočtů dal číslo na přibližně 260 TB.
Toto číslo je založeno na krystalu, který vědci zkoumali, ale França vidí budoucnost, ve které byste mohli snadno zvýšit hustotu vady. To přirozeně vede k možnosti PBS dat uložených na jednom zařízení velikosti disku.
