Αποθήκευση terabytes δεδομένων σε κρύσταλλο 1 χιλιοστού!

Μια ομάδα ερευνητών από το Pritzker School of Molecular Engineering του Πανεπιστημίου του Σικάγο ανέπτυξε μια δυνητικά επαναστατική μέθοδο για την αποθήκευση δεδομένων, αξιοποιώντας τις κρυσταλλικές ατέλειες ως αλληλουχίες του ένα και του μηδέν, κάθε μία από τις οποίες έχει το μέγεθος ενός ατόμου.

Ο καθηγητής Tian Zhong, λέκτορας στο αμερικανικό πανεπιστήμιο, εξήγησε ότι κάθε κύτταρο μνήμης δημιουργείται από ένα και μόνο άτομο που λείπει, ή ένα ελάττωμα στην κρυσταλλική δομή. Χάρη σε αυτή την τεχνική είναι δυνατόν να συμπιεστούν terabytes δεδομένων σε έναν κύβο υλικού με πλευρά μόλις ένα χιλιοστό, όπως καταδεικνύεται σε έρευνα που δημοσιεύεται στο περιοδικό Nanophotonics.

Η πιο ενδιαφέρουσα πτυχή αυτής της ανακάλυψης έγκειται στη διεπιστημονική προσέγγιση που υιοθέτησε η ομάδα, η οποία κατάφερε να εφαρμόσει κβαντικές τεχνικές για να ενισχύσει τους κλασικούς μη κβαντικούς υπολογιστές. Η έρευνα ξεκίνησε με μελέτες για τα δοσίμετρα ακτινοβολίας (συσκευές που χρησιμοποιούνται συνήθως για τη μέτρηση της έκθεσης του νοσοκομειακού προσωπικού στην ακτινοβολία) επανεφευρίσκοντας τη χρήση τους στον τομέα της μικροηλεκτρονικής μνήμης.

Ο Leonardo França, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο εργαστήριο του Zhong και πρώτος συγγραφέας της μελέτης, τόνισε πώς η ομάδα συνδύασε τη Φυσική Στερεάς Κατάστασης, που συνήθως χρησιμοποιείται στη δοσιμετρία ακτινοβολίας, με την έρευνα στον τομέα της Κβαντικής Φυσικής. Η προσέγγιση αυτή επέτρεψε την ανάπτυξη μιας τεχνολογίας αποθήκευσης που γεφυρώνει τον κβαντικό κόσμο και τον κόσμο της οπτικής αποθήκευσης δεδομένων.

Για να επιτευχθεί αυτή η νέα τεχνική αποθήκευσης, η ομάδα ενσωμάτωσε στοιχεία σπάνιων γαιών, γνωστά και ως λανθανίδες, σε έναν κρύσταλλο. Συγκεκριμένα, χρησιμοποίησαν πρεζεοδύμιο και έναν κρύσταλλο οξειδίου του υττρίου, αν και η διαδικασία μπορεί να εφαρμοστεί σε μια ποικιλία υλικών, εκμεταλλευόμενοι τις ισχυρές και ευέλικτες οπτικές ιδιότητες των σπάνιων γαιών.

Σε αντίθεση με τα δοσίμετρα, τα οποία ενεργοποιούνται με ακτίνες Χ ή ακτίνες γάμμα, αυτή η συσκευή αποθήκευσης ενεργοποιείται με ένα απλό υπεριώδες laser. Το laser διεγείρει τις λανθανίδες, προκαλώντας την απελευθέρωση ηλεκτρονίων που συλλαμβάνονται από ατέλειες στον κρύσταλλο του οξειδίου, όπως κενά όπου λείπει ένα μόνο άτομο οξυγόνου.

Αν και οι κρυσταλλικές ατέλειες χρησιμοποιούνται συνήθως στην κβαντική έρευνα για τη δημιουργία των «qubits», η ομάδα του αμερικανικού πανεπιστημίου ανακάλυψε μια νέα εφαρμογή. Κατάφεραν να ελέγξουν ποιες ατέλειες φορτώθηκαν και ποιες όχι, ορίζοντας τα φορτισμένα κενά ως «ένα» και τα μη φορτισμένα ως «μηδέν», μετατρέποντας έτσι τον κρύσταλλο σε μια εξαιρετικά αποδοτική συσκευή αποθήκευσης που ξεπερνά τα προηγούμενα όρια της κλασικής πληροφορικής.

*Η κεντρική εικόνα δημιουργήθηκε από το Imagen 3 για το Techgear.gr

[via]