นักวิทยาศาสตร์ได้คิดค้นวิธีการจัดเก็บและอ่านข้อมูลจากอะตอมแต่ละตัวที่ฝังอยู่ในผลึกขนาดเล็กเพียงไม่กี่มิลลิเมตร (โดยที่ 1 มม. คือ 0.04 นิ้ว) หากปรับขนาดขึ้นหนึ่งวันอาจนำไปสู่ระบบจัดเก็บความหนาแน่นสูงเป็นพิเศษที่สามารถเก็บข้อมูล petabytes บนแผ่นดิสก์เดียว-ที่ 1 PB เทียบเท่ากับภาพยนตร์ประมาณ 5,000 4K
การเข้ารหัสข้อมูลเป็น 1s และ 0s นั้นเก่าแก่เท่ากับทั้งหมดด้วยความแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือสื่อที่ใช้ในการเก็บข้อมูลนี้ - ย้ายจากหลอดสูญญากาศที่เปิดและปิดทรานซิสเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กหรือแม้กระทั่งแผ่นดิสก์ขนาดกะทัดรัด (CDS) พร้อมหลุมในพื้นผิวที่แสดง 1s และความเรียบเนียน 0
การล่าสัตว์อยู่ในขณะนี้สำหรับการจัดเก็บข้อมูลที่หนาแน่นยิ่งขึ้นซึ่งเป็นผู้นำนักวิทยาศาสตร์สู่โลก subatomic ในการศึกษาใหม่ตีพิมพ์วันที่ 14 กุมภาพันธ์ในวารสารนาโนโฟโตนิกส์นักวิจัยได้ใช้อิเล็กตรอนที่ติดอยู่กับข้อบกพร่องในคริสตัลเพื่อเป็นตัวแทน 1 โดยขาดอิเล็กตรอนที่ติดอยู่ซึ่งระบุ 0
งานได้รับแรงบันดาลใจจากเทคนิคควอนตัมนักวิทยาศาสตร์กล่าว โดยเฉพาะอย่างยิ่งพวกเขารวมฟิสิกส์โซลิดสเตตที่ใช้กับปริมาณรังสีกับกลุ่มวิจัยที่ทำงานอย่างมากในการจัดเก็บควอนตัม-แต่งานเฉพาะนี้สร้างหน่วยความจำการคำนวณแบบคลาสสิก
เทคโนโลยีทำงานโดยการส่องแสงเลเซอร์ด้วยพลังงานที่เฉพาะเจาะจงซึ่งจะทำให้อิเล็กตรอนตื่นเต้น ณ จุดนี้อุปกรณ์การอ่านอาจลงทะเบียนการปรากฏตัวของแสง ไม่มีแสงหมายความว่าไม่มีอิเล็กตรอนที่ติดอยู่
สิ่งนี้จะใช้งานได้ก็ต่อเมื่อผลึกมีข้อบกพร่องเช่นช่องว่างออกซิเจนหรือสิ่งเจือปนต่างประเทศ “ ข้อบกพร่องเหล่านี้นำเสนอลักษณะที่ดีมาก” ผู้เขียนคนแรกของการศึกษาLeonardo Françaนักวิจัยหลังปริญญาเอกสาขาฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยชิคาโกบอกกับวิทยาศาสตร์การใช้ชีวิต "หนึ่งในนั้นคือความสามารถในการเก็บค่าใช้จ่าย"
ที่เกี่ยวข้อง:
เมื่อรู้ถึงสิ่งนี้ทีมใช้ไอออนของหายากในโลกเป็นสารเจือปน - สิ่งเจือปนที่เพิ่มเข้ามาในวัสดุเพื่อเปลี่ยนคุณสมบัติของมัน - ด้วยกุญแจสำคัญในการหาวิธีที่จะกระตุ้นอิเล็กตรอนจากไอออนโลกหายากที่เฉพาะเจาะจง หากจินตนาการว่าซีดีทำงานอย่างไรสิ่งนี้จะเทียบเท่ากับการสร้างหลุม
“ เราต้องให้พลังงานเพียงพอที่จะปล่อยอิเล็กตรอนจากไอออนของโลกหายากและข้อบกพร่อง - ข้อบกพร่องใกล้เคียง - จะรู้สึกว่า” ฟรานซ่ากล่าว "ดังนั้นคุณจับอิเล็กตรอนด้วยสนามไฟฟ้าที่แท้จริงนี่คือส่วนการเขียน"
จากนั้นคุณมาอ่านข้อมูล “ โดยทั่วไปคุณต้องใช้แหล่งกำเนิดแสงอื่นเพื่อให้อิเล็กตรอนจะถูกปล่อยออกมาจากข้อบกพร่อง” ฟรานซ่ากล่าว "และนั่นนำไปสู่การรวมตัวกันใหม่ของค่าใช้จ่ายและนั่นนำไปสู่การปล่อยแสง"
การสร้างการจัดเก็บข้อมูลในอนาคต
หากกระบวนการทำงานเช่นนี้ข้อมูลจะถูกลบทุกครั้งที่อ่าน แต่การใช้แสงในปริมาณที่ต่ำกว่าจะ "ลบข้อมูลบางส่วน" Françaกล่าว ดังนั้นมันจะจางหายไปเมื่อเวลาผ่านไปในลักษณะเดียวกันที่ข้อมูลที่จัดขึ้นในเทปจะจางหายไปนานกว่า 10 ถึง 30 ปี
ในขณะที่ทีมใช้ Praseodymium องค์ประกอบของโลกหายากและคริสตัล Yttrium ออกไซด์งานสามารถขยายไปถึงผลึกองค์ประกอบ Earth ที่ไม่หายากอื่น ๆ อย่างเท่าเทียมกัน แต่องค์ประกอบของโลกหายากมีข้อได้เปรียบในการให้ความยาวคลื่นที่รู้จักและเฉพาะเจาะจงซึ่งช่วยให้เราสามารถกระตุ้นอิเล็กตรอนโดยใช้เลเซอร์มาตรฐาน
เป้าหมายเริ่มต้นของนักวิจัยคือการจัดการกับอะตอมของแต่ละบุคคล พวกเขายังไม่บรรลุเป้าหมายนี้ แต่Françaเชื่อว่าเทคนิคที่ทีมได้บุกเบิกทำให้พวกเขาอยู่ในเส้นทางที่ถูกต้อง
ความอยากอาหารสำหรับการวิจัยเพิ่มเติมนั้นมาจากวิธีการปรับขนาดเทคโนโลยีนี้ซึ่งอาจนำไปสู่รูปแบบการจัดเก็บที่มีราคาต่ำและมีความหนาแน่นสูงในอนาคตสำหรับการใช้งานที่หลากหลายFrançaกล่าว
ข่าวดีก็คือด้านแสงด้านแสงเลเซอร์ของสมการนั้นเป็นที่เข้าใจกันดีและราคาถูกอยู่แล้ว ในทำนองเดียวกันคริสตัลจะมีค่าใช้จ่ายเพียงเล็กน้อยในการผลิตในระดับ นั่นทำให้ค่าใช้จ่ายในการรับองค์ประกอบของหายากและหาวิธีที่จะแนะนำข้อบกพร่องโดยใช้วิธีการผลิตมวล
หากอุปสรรคเหล่านี้สามารถเอาชนะได้คริสตัลอาจถูกประดิษฐ์เป็นแผ่นดิสก์เขากล่าวเสริมและอ่านโดยผู้อ่านราคาไม่แพง คำถามสุดท้ายคือวิธีที่คุณสามารถจัดเก็บข้อมูลบนแผ่นดิสก์สมมุติฐานได้อย่างไร
"ในคริสตัลของเราที่เรามีประมาณ 40 มม.3[0.002 ลูกบาศก์นิ้ว] เราสามารถเก็บเทราไบต์ได้สองสามร้อย” Françaบอกกับวิทยาศาสตร์การใช้ชีวิต หลังจากทำการคำนวณบางอย่างเขาวางตัวเลขที่ประมาณ 260 TB
ตัวเลขนั้นขึ้นอยู่กับคริสตัลที่นักวิทยาศาสตร์ตรวจสอบ แต่Françaเห็นอนาคตที่คุณสามารถเพิ่มความหนาแน่นของข้อบกพร่องได้อย่างง่ายดาย สิ่งนี้นำไปสู่ความเป็นไปได้ของ PBS ของข้อมูลที่เก็บไว้ในอุปกรณ์เดียวขนาดของแผ่นดิสก์
