Исследователи смогли упаковать терабайты бит в небольшой кубик материала размером всего в миллиметр.
Исследователи из Чикагского института молекулярной инженерии имени Притцкера совершили «квантовую» революцию в микроэлектронике, сохранив классическую компьютерную память в кристаллических зазорах, где должны находиться атомы.
Ученые изучили метод создания единиц и нулей из дефектов кристалла, каждый из которых имеет размер отдельного атома, для классических приложений компьютерной памяти.
Начиная с ткацких станков с перфокартами в 1800-х годах и заканчивая современными сотовыми телефонами, если объект имеет состояние «включено» и «выключено», его можно использовать для хранения информации. В ноутбуке двоичные единицы и нули — это транзисторы, работающие либо при низком, либо при высоком напряжении. На компакт-диске единица — это место, где крошечная выемка «ямка» превращается в плоскую «землю» или наоборот, а ноль — это отсутствие изменений.
Тянь Чжун, доцент Чикагского университета
Каждая ячейка памяти — это один недостающий атом — один дефект. Исследователи смогли упаковать терабайты бит в небольшой кубик материала размером всего в миллиметр.
Мы нашли способ интегрировать физику твердого тела, применяемую к дозиметрии излучения, с исследовательской группой, которая работает в основном в квантовой области, хотя наша работа не совсем квантовая.
Леонардо Франса, научный сотрудник-постдокторант Чикагского института
Открытие началось во время докторской диссертации автора исследования Леонардо Франсы в Университете Сан-Паулу в Бразилии. Он изучал дозиметры радиации и его заинтересовало то, как с помощью оптических методов — освещая пространство — он мог манипулировать информацией и «считывать» ее.
Кристалл, используемый в исследовании, заряжается под УФ-светомИсточник: uchicago
Увидев в этом потенциал, он принес эту неквантовую работу в квантовую лабораторию Чжуна, чтобы создать новую технологию хранения информации. Для создания нового вида запоминающих устройств, команда добавила в кристалл ионы «редкоземельных элементов» — лантаноидов.
Запоминающее устройство активируется простым ультрафиолетовым лазером. Лазер стимулирует лантаноиды, которые в свою очередь высвобождают электроны. Электроны захватываются некоторыми дефектами оксидного кристалла, например, отдельными зазорами в структуре, где должен быть атом кислорода, но его нет.
Невозможно найти кристаллы в природе, которые не имели бы дефектов. Из этих дефектов мы и извлекаем выгоду .
Эти дефекты кристаллов часто используются в квантовых исследованиях, для создания «кубитов» в драгоценных камнях, а команда из Чикагского университета нашла им другое применение. Они определили, когда дефекты заряжены, а когда нет. Обозначив заряженный зазор как «единицу», а незаряженный — как «ноль» и смогли превратить кристалл в мощное устройство хранения памяти в масштабах, невиданных в классических вычислениях.
Автор: Денис Бородовский
Заглавное фото: uchicago
