Учёные разработали способ хранения и считывания данных с отдельных атомов, встроенных в крошечные кристаллы размером всего в несколько миллиметров (где 1 мм равен 0,04 дюйма).

Если масштабировать технологию, это может однажды привести к сверхплотным системам хранения, способным содержать петабайты данных на одном диске – где 1 ПБ эквивалентен примерно 5000 фильмов в 4K.

Все цифровые системы используют биты, представленные единицами и нулями, для хранения, вычисления и обработки данных. Размер запоминающего устройства долгое время ограничивался физическим масштабом двоичных единиц информации, но учёные из Школы молекулярной инженерии Притцкера Чикагского университета (UChicago PME) предложили интригующее решение.

Их новый метод хранения данных манипулирует дефектами кристаллов атомного масштаба – микроскопическими зазорами, в которых отсутствуют атомы, – чтобы они могли удерживать электрический заряд. Это позволяет обозначать их как «единицы» и «нули», аналогично традиционному двоичному хранилищу данных. Леонардо Франса, автор исследования, говорит:

«Невозможно найти кристаллы – природные или искусственные – которые не имели бы дефектов. Поэтому мы просто извлекаем выгоду из этих дефектов».

Статья, подробно описывающая этот прорыв, была опубликована в журнале Nanophotonics. Для разработки системы хранения данных исследователи использовали кристаллы оксида иттрия, в которые добавили ионы празеодима – редкоземельного элемента. Леонардо Франса объяснил работу технологии:

«Когда кристалл поглощает достаточно энергии, он высвобождает электроны и дырки. Эти заряды захватываются дефектами. Мы можем считывать эту информацию. Электроны можно высвобождать, а затем считывать данные оптическими методами».

Это достижение опирается на междисциплинарные исследования, объединяющие принципы квантовой науки и оптического хранения. Работа основана на более ранних исследованиях дозиметров радиации – устройств, используемых для контроля уровня радиационного воздействия в таких средах, как больницы и ускорители частиц.

«Мы нашли способ объединить физику твёрдого тела, применяемую в дозиметрии излучений, с исследованиями группы, активно работающей в квантовой области, хотя наша работа не совсем квантовая.»