Новая технология хранения данных сулит 500-кратное увеличение плотности записи

Микроскопически маленькое, чрезвычайно медленное, но несмотря на это — гениальное: исследователи разрабатывают новое супер-хранилище данных.

Новое гениальное хранилище данных

Ученые разработали новую технологию хранения данных, которая обещает 500-кратное увеличение плотности записи информации по сравнению с традиционными способами.

«Теоретически такая плотность записи позволяет все книги, когда-либо написанные человечеством, сохранить на площади одной почтовой марки», — пояснил Сандер Отте (Sander Otte) из технологического университета в Делфте (Нидерланды).

Промежутки в решетке из атомов хлора, расположенных на поверхности меди, используются для хранения битов и, соответственно, байтов.

«Это можно сравнить с пятнашками (подвижным пазлом)».

В качестве признания заслуг одного из первопроходцев в этой области, американского физика Ричарда Фейнмана (1918-1988), исследователи записали часть его знаменитой лекции 1959 года на поле шириной всего 100 нанометров (одна миллионная доля метра).

Речь Фейнмана «There’s Plenty of Room at the Bottom» («Там внизу — много места») от 29 декабря 1959 года стала легендарной: многие из представленных в ней идей стали основополагающими в нанотехнологических разработках, в том числе касающихся хранения данных на атомном уровне.

Хранение данных между атомами

В журнале «Nature Nanotechnology» исследователи описывают свои действия: они использовали свойства атомов хлора, чтобы создать на плоской поверхности меди двумерную решетку. При этом атомов хлора используется более чем в два раза меньше, чем необходимо для полного покрытия площади меди, то есть в решетке обязательно будут «пробелы».

Таким образом, из комбинаций атомов хлора и пробелов формируется бит: если в «горизонтальной» строке атом хлора находится внизу, а «пробел» наверху — это означает ноль. Соответственно, обратное положение, когда атом вверху, а пробел внизу, означает единицу.

Чтобы записывать данные, ученые буквально двигают атомы. Делается это с помощью иглы сканирующего туннельного микроскопа. Данное устройство позволяет работать с очень маленькими единицами измерения — атомами. Двигаться их заставляет проходящий через иглу ток силой примерно 1 мкА.

Как функционирует новый тип памяти, демонстрирует нижеприведенный видеоролик.

Несовершенство технологии

В настоящее время ученым удалось в значительной степени автоматизировать процесс: с помощью компьютерного управления игла сканирующего туннельного микроскопа двигает атомы туда-сюда до тех пор, пока из битов не сформируются целые поля. Чтобы обеспечить стабильность хранения данных, создается решетка из байтов, в которых биты находятся на некотором расстоянии друг от друга.

В настоящее время считывание одного 64-битного блока длится около минуты. На запись уходит вдвое больше времени. Кроме того, весь процесс происходит при температуре не выше -196°C. Отте признает, что «до повседневного хранения данных на атомном уровне пока еще очень далеко». И добавляет: «но благодаря этому успеху мы в любом случае сделали очень большой шаг вперед».

С этим соглашается и Стивен Ирвин (Steven Erwin) из Naval Research Laboratory (Вашингтон, США). Комментируя публикацию в «Nature Nanotechnology», он пишет, что важность этого достижения неоспорима, несмотря на сложность процесса и время, которое требуется для чтения и записи данных: «функционирующее атомарное устройство хранения данных высокой плотности должно, по меньшей мере, стимулировать развитие нашего представления о следующем шаге в развитии этой технологии».

Фото: компании-производители, Pixabay