Крошечное устройство которое может хранить всю мировую библиотеку
Новое устройство «атомная память» может хранить в сотни раз больше данных, чем вся информация, заключённая во всех книгах, когда-либо написанных.
«Нужна только область почтовой марки, чтобы выписать туда все книги мира, когда-либо написанные,» сказал старший автор исследования Sander Отте, физик из Технологического университета Делфта Кавли, Института нанонауки в Нидерландах.
Исследователи подсчитали , что если бы они создали куб стороной в 100 мкм (примерно такой диаметр толщины имеет средний человеческий волос) — изготовленный из листов атомной памяти, отделённых друг от друга на 5 нанометров (миллиардных долей метра), то куб сможет легко хранить содержимое всей библиотеки Конгресса США.
Конечно, все эти оценки немного глупые, но они помогают получить представление о том, как невероятно мала эта память-устройство на самом деле.
Информационная перегрузка
Поскольку мир генерирует всё больше данных, исследователи ищут способы хранить всю эту информацию, чтобы она занимала мало места , насколько это возможно. разработанные новые атомные устройства памяти могут хранить более 500 триллионов бит данных на квадратный дюйм (6,45 квадратных сантиметров) — примерно в 500 раз больше, чем лучший коммерческий жесткий диск в настоящее время — по словам учёных, которые создали эти новые устройства.
Учёные создали атомное устройство памяти с приложением сканирующего туннельного микроскопа, который использует чрезвычайно острую иглу для сканирования по поверхности, как слепой человек обычно работает своими пальцами на странице брайля, чтобы прочитать её. Сканирующий туннельный микроскоп-зонд способен не только обнаружить атомы, но и подталкивать их вокруг.
Компьютеры представляют данные в виде 1 и 0 — двоичных разрядов, известных как биты, щёлкая крошечные переключательные транзисторы, включён или выключен. Новое устройство представляет собой атомную память, где каждый бит занимает два возможных места на медной поверхности; атом хлора может скользить назад и вперед между этими двумя позициями.
«Если атом хлора находится в верхнем положении, есть отверстие под ним — мы называем это 1» , сказал Отте в заявлении. «Если отверстие находится в верхнем положении, а атом хлора, следовательно, находится на дне, то бит равен 0». (Каждая квадратное отверстие составляет около 25 пм или триллионных долей метра, глубиной.)
Биты отделяются друг от друга рядами других атомов хлора. Эти строки могут хранить биты на месте в течение более чем 40 часов. Эта система атомов в упаковке проявляет себя гораздо более стабильной и надёжной, чем атомные стратегии памяти, которые используют свободные атомы, говорят исследователи.
Эти атомы организованы в 127 блоков 64 бита. Каждый блок отмечен маркером отверстий. Эти маркеры похожи на QR — коды, теперь часто используются в рекламе и билетах. Эти маркеры могут маркировать точное местоположение каждого блока на поверхности меди.
Маркером можно также пометить блок как повреждённый; возможно, этот ущерб был вызван каким-то загрязнителем или дефектом на поверхности меди — около 12 процентов блоков не пригодны для хранения данных из-за таких проблем.
В целом, эта стройная система маркеров помогает атомной памяти масштабироваться до очень больших размеров, даже если на поверхности меди данные закодированы на не вполне совершенной платформе.
Большой шаг
Принцип устройства значительно превосходит существующие жёсткие диски в самых современных версиях, с точки зрения их ёмкости.
Атомная память демонстрирует, насколько хорошо учёные теперь могут проектировать устройства на уровне атомов. «Я не могу, в этой точке, предвидеть, к чему это приведёт, но я убеждён, что это будет гораздо более захватывающим открытием, чем просто хранение данных,» сказал Отт.
Создание атомного масштаба машин впервые была предложена в 1959 году, лауреатом Нобелевской премии: физик Ричард Фейнман говорил об этом в своей знаменитой лекции, которую окрестили «Там много места на дне» . К чести Фейнмана, исследователи закодировали 160 слов из его лекции, на участке площадью 100 нанометров в ширину.
«Просто остановитесь и подумайте мгновение, как далеко мы ушли, каких возможностей достигли люди, как инженеры теперь могут воспроизводить вещи с удивительным уровнем точности» , сказал Отт.
Чтение блока битов в настоящее время занимает около 1 минуты, и переписывание блоков битов в настоящее время требует около 2 минут. Тем не менее, эту систему можно ускорить, заставляя зонды двигаться быстрее по поверхности этих атомных запоминающих устройств, потенциально достичь скоростей чтения и записи порядка 1 миллиона бит в секунду.
Футуристические технологии
Исследователи предупреждают, что «атомная память» не будет в ближайшее время записывать данные крупномасштабных центров обработки данных . В настоящее время эти атомные устройства памяти работают только в очень чистых условиях вакуума. Они требуют охлаждения жидким азотом до supercold температуры минус 321 градусов по Фаренгейту (минус 196 градусов по Цельсию, или 77 Кельвинов).
Тем не менее, такие температуры «легче получить, чем вы можете подумать. Многие МРТ сканеры в больницах уже хранятся в 4 градусах Кельвина (минус 452 градусов по Фаренгейту, или минус 269 градусов по Цельсию) на постоянной основе, так что это вовсе не исключено, что в будущем появятся хранилища в центрах обработки данных, в которых будет поддерживаться температура жидкого азота.
Далее учёные будут исследовать различные комбинации материалов, которые помогут довести стабильность устройства при более высоких температурах, возможно, даже при комнатной температуре, сказал Отт.
Учёные подробно изложили свои выводы 18 июля 2016, в журнале Nature Nanotechnology .
Если бы в США были порядки как в Беларуси, мир не узнал бы Apple
