Defectele de cristal creează memorie ultra-densă
Privind înainte: Cercetătorii de la Universitatea din Chicago au obținut o etapă de ultimă generație, stocând terabyte de date digitale într -un cub de cristal cu o dimensiune de doar un milimetru. Aceștia au realizat acest lucru prin utilizarea defectelor cu un singur atom din cristal pentru a reprezenta binarul 1s și 0s de stocare a datelor.
Stocarea datelor a depins întotdeauna de sistemele care comută între stările „On” și „Off”. Cu toate acestea, dimensiunea fizică a componentelor care stochează aceste stări binare a limitat în mod tradițional cât de multe informații pot fi ambalate într -un dispozitiv.
Acum, cercetătorii de la Școala de Inginerie Moleculară a Universității din Chicago au dezvoltat o modalitate de a depăși această constrângere. Au demonstrat cu succes modul în care atomii lipsă într -o structură de cristal pot fi folosiți pentru a stoca terabyte de date într -un spațiu nu mai mare decât un milimetru.
„Am găsit o modalitate de a integra fizica în stare solidă aplicată dozimetriei de radiații cu un grup de cercetare care funcționează puternic în cuantică, deși munca noastră nu este exact cuantică”, a spus primul autor Leonardo França, un cercetător postdoctoral în laboratorul lui Zhong.
Studiul lor, publicat în nanofotonică, explorează modul în care defectele de cristal la scară atomică pot funcționa ca celule de memorie individuale, îmbinând metodologiile cuantice cu principiile de calcul clasice.
Condusă de profesorul asistent Tian Zhong, echipa de cercetare a dezvoltat această nouă metodă de stocare prin introducerea ionilor de pământ rar într-un cristal. Mai exact, au încorporat ioni de praseodim într-un cristal de oxid de yttrium, deși sugerează că abordarea s-ar putea extinde la alte materiale din cauza proprietăților optice versatile ale elementelor rare.
Sistemul de memorie este activat de un laser ultraviolet simplu, care alimentează ionii de pământ rar, determinându-i să elibereze electroni. Acești electroni devin apoi prinși în defectele naturale ale cristalului. Prin controlul stării de încărcare a acestor lacune, cercetătorii au creat efectiv un sistem binar, în care un defect încărcat reprezintă un „unul” și un defect neîncărcat reprezintă un „zero”.
Defectele de cristal au fost analizate anterior în raport cu calculul cuantic ca qubituri potențiale. Cu toate acestea, echipa Uchicago PME a făcut un pas mai departe, descoperind cum să le folosească pentru aplicații de memorie clasică.
„Există o cerere pentru persoanele care fac cercetări asupra sistemelor cuantice, dar, în același timp, există o cerere de îmbunătățire a capacității de stocare a amintirilor clasice non-volatile. Și este pe această interfață între stocarea cuantică și optică a datelor, unde Lucrările sunt întemeiate „, spune França.
Cercetătorii consideră că această descoperire ar putea redefini limitele de stocare a datelor, deschizând calea pentru soluții de stocare ultra-compacte, de mare capacitate în calculul clasic.
