Исследователи из IBM записали бит информации на 12 атомах
Магниты прекрасное средство для того, чтобы прикрепить записки к холодильнику, но они могут быть полезными и в других областях.
Магнитные диски и ленты используются для хранения информации на жестких дисках и портативных устройствах. Однако, исследуя различные свойства магнетизма, ученые обнаружили способ записи информации всего лишь на нескольких атомах.
Что такое БИТ
«Мы задали себе вопрос, насколько малую магнитную структуру мы можем использовать?», сказал Андреас Хайнрих, один из разработчиков этой технологии. Ответом на этот вопрос стало: мы можем разместить бит информации на 12 атомах.
Бит - основная единица информации в цифровых устройствах, принимающая значение 1 или 0. Сегодня, в обычном жестком диске, информация в 1 бит занимает миллионы атомов и компании соревнуются в гонке по уменьшению этих размеров.
«Наше исследование стало началом конца закона Мура», сказал Хайнрих. Закон Мура это предложение, высказанное Гордоном Муром в 1960-х годах, которое заключается в том, что число транзисторов в процессорах будет удваиваться каждые 2 года.
Транзисторы не биты, но увеличение емкости дисков было сродни увеличению транзисторов в процессорах. Это исследование привело к логическому концу этой гонки – к атомам.
Хайнрих с коллегами начали испытания с одним атомом, чтобы попытаться сохранит на нем 1 бит информации. Один атом оказался слишком неустойчивым, и, когда они дошли до 12 атомов на бит, они смогли в течение нескольких часов хранить информацию объемом в 8 бит (1 байт). Изменение спинов электронов у 12 атомов, позволило команде различать 1 и 0.
Ключом к этому эксперименту послужило то, что частицы железа не были намагничены также как ваши магниты на холодильнике. В этих типах магнитов, как и в ферромагнетиках жестких дисков, спины электронов имеют одно направление.
Однако, в крошечных битах Хайнриха, атомы железа выстроены в ряды и связаны антиферромагнетизмом, который означает, что спин каждого атома направлен в противоположную сторону от спинов соседних атомов.
Антиферромагнетизм имеет преимущества в области хранения данных. Поскольку атомы имеют противоположные спины, пересекающиеся магнитные поля на атомном уровне отсутствуют.
В обычном устройстве для хранения данных, основанного на ферромагнетиках, сильное уменьшение размеров приводит к тому, что магнитные поля, вокруг бита информации, начинают конфликтовать с соседними полями.
Однако, используя антиферромагнетики, ученые могут «упаковывать» большое число битов на маленькой площади, не заботясь о пересекающихся магнитных полях.
Также эти материалы позволят намного снизить воздействие внешних магнитных полей на устройства хранения данных (хотя и не исключить их полностью).
Магнитные связи
Однако, не следует ожидать в ближайшем будущем наличия атомных жестких дисков на полках магазинов. Байты, собранные учеными оставались стабильными всего лишь в течение нескольких часов. И при температурах, сопоставимых с абсолютным нулем (0.5К).
Магнитные связи между атомами, которые были размещены на нитриде меди, разрушаются при повышении температуры.
Но ученые считают, что эту проблему можно преодолеть, увеличив количество атомов на бит до 150. При этом стабильность системы станет возможной при комнатной температуре.
Ученые признают, что технология еще далека от массового производства. Это скорее технология будущего. Но они прогнозируют, что устройства на основе антиферромагнетиков могут стать доступными в течение 5-10 лет.
Последнее обновление 23.02.2017
