Банки УкраиныНовости

Ученые разработали революционный метод хранения данных

Американские исследователи разработали способ хранения и считывания данных с отдельных атомов, встроенных в крошечные кристаллы размером в несколько миллиметров.

Об этом сообщает LiveScience.

Масштабирование этой технологии в скором времени может открыть путь к сверхплотным системам хранения данных, способных вмещать петабайты информации на одном накопителе. Так, объем в 1 петабайт эквивалентен примерно 5 тыс. фильмов с разрешением 4K.

Кодирование данных в виде единиц и нулей получило распространение с самого начала развития вычислительной техники. Но если раньше для этого использовались носители с электронными лампами, крошечными электронными транзисторами и компакт-диски, углубления на поверхности которых представляли единицы, а гладкие участки — нули, сейчас ученые обращаются к технологиям квантовой физики.

В новой разработке исследователи использовали электрон, захваченный дефектом в кристалле, который представляет собой единицу, тогда как отсутствие электрона представляет ноль. Таким образом, ученые объединили физику жестких тел с технологиями хранения данных на квантовом уровне.

Эффективность технологии обеспечивается с помощью излучения лазера с определенным количеством энергии, приводящей электрон в состояние возбуждения. В этот момент считывающее устройство регистрирует наличие света. Отсутствие света свидетельствует об отсутствии захваченного электрона.

Такой способ эффективно работает только при наличии в кристалле соответствующих дефектов, в частности таких, как кислородная вакансия и посторонние примеси, превращающие кристалл в полупроводник.

«Эти дефекты дают очень хорошие характеристики. Одной из них есть способность сохранять заряд», — объясняет ведущий автор исследования, научный сотрудник по физике в университете Чикаго Леонардо Франса.

Исследователи использовали ионы редкоземельных металлов в качестве легирующих добавок к материалу для изменения его свойств. Ключевым был способ возбуждения электрона с помощью иона редкоземельного металла с целью дальнейшего его содержания.

«Мы должны обеспечить достаточное количество энергии, чтобы освободить электрон из редкоземельного иона, и дефект — окружающий дефект — отреагирует на это. Так что вы захватываете электрон собственным электрическим полем. Это часть записи», — отмечает Леонардо Франса.

После этого начинается считывание данных. По словам Франса, необходимо использовать другой источник света для освобождения электрона от дефекта, что приводит к перераспределению зарядов и обеспечивает излучение света.

Одной из ключевых проблем представленной технологии остается то, что данные стираются при считывании информации. Как отмечает Леонардо Франса, частичным решением проблемы является уменьшение количества света, что позволяет ограничить потерю данных.

По его словам, информация со временем исчезала бы, подобно тому, как исчезают данные, хранящиеся на лентах в течение 10−30 лет.

Исследователи использовали редкоземельный элемент празеодим и кристалл оксида иттрия. Однако с тем же успехом можно было бы использовать другие кристаллы нередкоземельных элементов с другими нелегирующими примесями. Преимуществом именно редкоземельных элементов являются заранее известные длины волн, что позволяет возбуждать электроны с помощью традиционных лазеров.

Первоочередной целью ученых было использование отдельных атомов, встроенных в кристаллы, однако она остается недостигнутой. По мнению Леонардо Франса, разработчики находятся на правильном пути.

Ученый подчеркнул, что интерес к дальнейшим исследованиям обусловлен возможностью масштабирования технологии, которая впоследствии может привести к созданию недорогих устройств для хранения данных в больших объемах. Хорошим в этом является то, что расчеты с использованием лазерных технологий хорошо изучены и не слишком дорогие.

Масштабирование производства соответствующих кристаллов также обещает быть экономически целесообразным. Это позволяет сохранить средства для приобретения редкоземельных элементов и разработки способов управления дефектами в кристаллах. Если имеющиеся проблемы удастся решить, кристалл можно будет создать в виде диска.

«В нашем кристалле, где у нас около 40 мм, мы могли бы хранить несколько сотен терабайт», — подчеркнул Леонардо Франса.

По его расчетам, в настоящее время доступный объем составляет около 260 терабайтов. Разработчик добавил, что плотность дефектов можно легко увеличить. Это, конечно, приведет к возможности хранения петабайтов данных на одном устройстве размером с диск.

Для Вас

• Банки Украины
• Обмен валюты
• Курсы Нацбанка
• Новости
• Вклады ф/л
• Потреб. кредиты

Авторизация