Физики из Университета Дельфта реализовали устройство с рекордно высокой плотностью информации — для кодирования одного бита используется всего лишь несколько атомов. Такая технология позволит записать в одном квадратном сантиметре поверхности около 10 терабайт информации, а на площади традиционных жестких дисков можно будет уместить сотни терабайт. Исследование опубликовано в журнале Nature Nanotechnology, кратко о нем сообщает Gizmodo.

Ученым удалось создать модуль памяти объемом в один килобайт. В его основе лежит атомарно плоская пластинка из монокристалла меди. Авторы выстраивали на ее поверхности конструкции из атомов хлора — те формировали идеальную квадратную решетку. С помощью расположения «дырок» в решетке авторы кодировали биты в строках. Для записи и перезаписи информации авторы перемещали единичные атомы с помощью иглы сканирующего туннельного микроскопа. 

Это устройство — крупнейший объект, созданный человечеством с помощью манипуляции единичными атомами. По словам ученых, плотность записи в нем по меньшей мере в 500 раз превышает максимально доступную в передовых технологиях записи информации.

Внешний вид модуля памяти. Каждая ячейка — один атом. TU Delft

Информация организована на модуле следующим образом. Биты выстроены в линии, толщиной в три атома. Лишь два верхних ряда используются для записи «нулей» и «единиц» — нижний ряд отделяет строки из битов. На чипе отдельные биты организованы в группы по восемь байт — 64 бита. Каждый из таких блоков помечен специальной конструкцией из «дырок» — она показывает, активен блок, или же он «битый».

Принцип кодирования информации. TU Delft

Ученые использовали модуль для записи в нем различных фраз — текста лекции Ричарда Фейнмана «Там внизу много места» и «Происхождения видов» Чарльза Дарвина. Скорость записи модуля невелика, на его полную перезапись требуется несколько минут. Для сохранения работоспособности модуль требует охлаждения до низких температур — ученые продемонстрировали хранение информации на протяжении 40 часов при 77 кельвинах. Это соответствует температурам жидкого азота. Кроме того, атомарная память требует высокого вакуума и чистоты.

Текст, записанный в модуле памяти. TU Delft

Современные магнитные носители информации, такие как HDD, обладают фундаментальным ограничением на предел плотности записи. Оно соответствует минимальному размеру магнитного домена. Для того, чтобы его обойти ученые ищут другие носители информации. К примеру, хранить данные можно в ДНК — недавно в ее молекулах записали около 200 мегабайт данных. Но и в традиционных магнитных материалах еще есть потенциал роста — использование ячеек, способных находиться в одном из шести, а не двух состояний.

Автор: Владимир Королёв