Jeden bit w 12 atomach

Po pięciu latach pracy badacze z laboratoriów firmy IBM opracowali technologię, która umożliwi przechowanie jednego bitu informacji w 12 atomach. Dotychczas wymagało to około tysiąca atomów.

W magnetycznych do przechowywania informacji wykorzystuje się materiały ferromagnetyczne, w których atomy mają spin ustawiony w tym samym kierunku. Badacze z laboratoriów IBM wykorzystują niekonwencjonalną formę magnetyzmu, nazywaną antyferromagnetyzmem, gdzie atomy mają spin ustawiony w przeciwnych kierunkach. Zjawisko to umożliwia utworzenie eksperymentalnej pamięci magnetycznej o atomowej skali, która charakteryzuje się stukrotnie większą gęstością zapisu informacji od dzisiejszych pamięci magnetycznych oraz półprzewodnikowych. W przyszłości technologię tę będzie można zastosować także do nośników taśmowych. "Dzięki tej technologii w pojedynczym urządzeniu będzie można przechować 100 do 150 TB zamiast 1 TB, czyli zamiast wszystkich utworów muzycznych zgromadzonych przez użytkownika - wszystkie jego filmy" - mówi Andreas Heinrich, lider projektu, pracownik działu badawczego IBM.

W tradycyjnej pamięci magnetycznej atomy żelaza są ustawione równolegle z tą samą polaryzacją magnetyczną, dlatego wymagają większej odległości między nimi. W eksperymencie udało się utworzyć atomy o przeciwnym spinie, a to znaczy, że mogą być one umieszczone bliżej siebie.

Badacze zaczęli od pojedynczego atomu żelaza i wykorzystując mikroskop skaningowy, zapisali jeden bit informacji w 12 atomach. Potem zmienili zapis z zera na jedynkę i odwrotnie. Kolejnym krokiem było zestawienie bitów w bajty, z których utworzono zapis słowa THINK - co wymagało zestawienia pięciu bajtów zapisanych w 400 atomach żelaza. Eksperyment przeprowadzono w temperaturze około 1 stopnia Kelvina (około 272 st. Celsjusza), przy 5 st. Kelvina informacja zaczyna się zacierać po około 1 minucie z powodu energii termicznej.

Badacze uważają, że w przyszłości będzie można zapisać jeden bit w około 150 atomach i zapis będzie stabilny w temperaturze pokojowej.

Działania przeprowadzono z atomami żelaza umieszczonymi na azotanie miedzi, ale inne materiały mogą w teorii wymagać jeszcze mniejszej ilości atomów do przechowania bitu informacji. Obecne badania mają wartość bardziej teoretyczną niż praktyczną, gdyż zapis wymagał użycia mikroskopu skaningowego. Wyniki badań udowadniają jednak ponad wszelką wątpliwość, że w przyszłości będzie można składować informację znacznie gęściej niż obecnie.