Вместительность современных носителей информации поразительна – и еще лет десять назад была просто фантастикой. Но и это далеко не предел: недавно удалось создать носитель, хранящий 1 бит данных в ячейке размерами 4х16 нм, всего в 12-ти атомах. Один байт потребует 96 атомов – тогда как новейшим жестким дискам для этого нужно около 500 млн атомов.
Немецкие ученые совместно с разработчиками IBM получили прототип устройства в лаборатории, манипулируя отдельными атомами с помощью сканирующего туннельного микроскопа, одну за другой выстраивая частицы в упорядоченный массив размерами 2х6 атомов.
По расчетам авторов, именно 12 атомов – минимальное количество, подходящее для хранения 1 бита информации, при котором квантовые законы еще не начинают существенно искажать состояние системы. Пара шестиатомных рядов может иметь два возможных магнитных состояния, которые вместе выступают в качестве логического 0 или 1. Игла туннельного микроскопа позволяет с помощью слабых электромагнитных импульсов переводить их из одного состояния в другое, записывая информацию, а еще более слабые импульсы дают возможность ее считывать.
Заметим, что если в современных жестких дисках используются ферромагнитные свойства, новое устройство основано на противоположном явлении – антифферомагнетизме. Магнитные моменты выстроенных в массив атомов направлены противоположно, так что намагниченность массива в целом очень мала. Именно это позволило очень плотно упаковать шестиатомные ряды, сблизив пары их на 1 нм друг к другу.
Увы, прежде чем «антиферромагнитная память» позволит нам хранить всю аудио- и видеотеку «на борту» смартфона, авторам технологии придется решить целый ряд трудностей. К примеру, пока что массив сохраняющий данные атомов приходится сохранять при температуре, близкой к абсолютному нулю (-268 ºC). Правда, ученые уверены, что ценой не слишком существенного увеличения ячейки памяти – до порядка 200 атомов – им удастся поднять рабочую температуру до комнатной. Ведь даже 200 атомов – уже на много порядков компактнее, чем у самых современных носителей.
По пресс-релизу DESY