
Tietokoneessa tiedot (1 tai 0) tallennetaan transistorien avulla, jotka vaihtelevat kahden sähkötilan välillä. CD-levyllä nämä 1 ja 0 vastaavat kuoppia ja tasaisia pintoja. Tutkijat ovat löytäneet tavan käyttää atomikokoisia pieniä virheitä kristalleissa näiden 1 ja 0 esittämiseen. Heidän ideansa voisi mahdollistaa nykyisen kiintolevyn verran tietojen tallentamisen materiaalikuutioon, joka on hiekanjyvän kokoinen (1 mm sivulta).
Julkaistu Nanophotonics-lehdessä, heidän tutkimuksensa yhdistää kvanttifysiikan elementtejä perinteisiin tekniikoihin. Hallitsemalla virheitä kristalleissa he määrittelevät sähköisesti varatun alueen "1":ksi ja neutraalin alueen "0":ksi. Tiimi käyttää harvinaisia maametalleja, kuten praseodyymiä, jotka on integroitu kristalliin. Nämä materiaalit reagoivat valoon tarkasti. UV-laser aktivoi järjestelmän, vapauttaen elektroneja, jotka jäävät loukkuun kristallin virheisiin.
Yleensä kvanttitietojenkäsittelyyn tutkittuja virheitä käytetään täällä perinteiseen tallennukseen. Hallitsemalla niiden sähkövarausta tutkijat luovat ultra-pienikokoista muistia. "Pienessä kuutiossa on ainakin miljardi atomipohjaista tallennus 'bittiä'", selittää projektin johtaja Tian Zhong. Tämä lähestymistapa yhdistää materiaalifysiikan ja kvanttiteknologiat uudelleen ajatteluun tietojen tallentamisesta.
Kuinka tallentaa tietoja kristallissa?
Kikka piilee näkymättömien sähkövarausten hallinnassa. Kun kristallia valaistaan UV-laserilla, elektronit vapautuvat ja jäävät loukkuun virheisiin (kuten atomien puutteisiin). Nämä loukut muuttuvat "1":iksi, jos ne sisältävät varausta, ja "0":iksi, jos ne ovat tyhjät. "Harvinaiset maametallit" tekevät tämän hallinnan mahdolliseksi. Säätelemällä laserin väriä voidaan kirjoittaa tai poistaa tietoja.Toisin kuin kiintolevyt tai USB-muistit, tämä menetelmä mahdollistaa huomattavasti suuremman tallennustiheyden: jokainen bitti vie tilaa atomista. Vaikka periaate perustuu kvanttikonsepteihin, se soveltuu täällä perinteisiin muisteihin. Tämä on esimerkki siitä, kuinka perustutkimus voi parantaa arkipäivän teknologioita.
Miksi käyttää harvinaisia maametalleja?
Harvinaiset maametallit, kuten praseodyymi, ovat vuorovaikutuksessa valon kanssa ainutlaatuisella tavalla. Ne voivat absorboida tai säteillä tiettyjä värejä (UV:stä infrapuna-alueelle), mikä mahdollistaa niiden hallinnan laserilla.Kristallissa nämä elementit vapauttavat elektroneja, kun niitä valaistaan. Nämä elektronit täyttävät sitten atomivirheitä, luoden 1 ja 0. Harvinaisten maametallien vakaus varmistaa, että tiedot pysyvät ehjinä pitkään, jopa ilman sähköä.
Niiden monipuolisuus avaa ovia kompakteille ja ultra-tehokkaille laitteille. Yhdistettynä nanoteknologian edistysaskeliin ne voisivat mullistaa tapamme säilyttää tietoja.