Penyimpanan yang terinspirasi kuantum dapat menyimpan 100-an terabyte data pada kristal kecil-dengan rencana untuk membuatnya menjadi cakram yang jauh lebih besar
Para ilmuwan telah menyusun cara untuk menyimpan dan membaca data dari atom individu yang tertanam dalam kristal kecil hanya beberapa milimeter dalam ukuran (di mana 1 mm adalah 0,04 inci). Jika ditingkatkan, suatu hari nanti dapat menyebabkan sistem penyimpanan kepadatan ultra-tinggi yang mampu menahan data petabyte pada satu disk-di mana 1 PB setara dengan sekitar 5.000 film 4K.
Pengkodean data sebagai 1s dan 0s sama tuanya dengan keseluruhan Sejarah Komputasidengan satu -satunya perbedaan adalah media yang digunakan untuk menyimpan data ini – bergerak dari tabung vakum yang berkedip menyala dan mati, transistor elektronik kecil, atau bahkan cakram kompak (CD), dengan lubang di permukaan yang mewakili 1S dan kehalusan yang menunjukkan 0.
Perburuan sekarang menyala untuk penyimpanan data yang lebih padat, yang memimpin para ilmuwan ke dunia subatomik. Dalam studi baru yang diterbitkan 14 Februari di jurnal Nanofotonikpara peneliti telah menggunakan elektron yang terperangkap oleh cacat dalam kristal untuk mewakili 1 dengan kurangnya elektron yang terperangkap yang menunjukkan 0.
Pekerjaan itu terinspirasi oleh teknik kuantum, kata para ilmuwan. Secara khusus, mereka mengintegrasikan fisika solid-state yang diterapkan pada dosimetri radiasi dengan kelompok penelitian yang bekerja sangat kuat dalam penyimpanan kuantum-tetapi pekerjaan khusus ini membangun memori komputasi klasik.
Teknologi ini bekerja dengan menyinari laser dengan jumlah energi tertentu yang akan menggairahkan elektron. Pada titik ini, perangkat bacaan dapat mendaftarkan keberadaan cahaya. Tidak ada cahaya berarti tidak ada elektron yang terperangkap.
Ini hanya berfungsi ketika kristal termasuk cacat, seperti lowongan oksigen atau pengotor asing. “Cacat ini menyajikan karakteristik yang sangat bagus,” penulis pertama penelitian, Leonardo FrançaPeneliti postdoctoral dalam fisika di University of Chicago, mengatakan kepada Live Science. “Salah satunya adalah kemampuan untuk menyimpan biaya.”
Mengetahui hal ini, tim menggunakan ion tanah jarang sebagai dopan – kotoran ditambahkan ke material untuk mengubah sifat -sifatnya – dengan kunci tergeletak dalam merancang cara untuk menggairahkan elektron dari ion tanah jarang tertentu sehingga kemudian menjadi terperangkap. Jika membayangkan cara kerja CD, ini akan setara dengan membuat lubang.
“Kami harus menyediakan energi yang cukup untuk melepaskan elektron dari ion tanah jarang dan cacat – cacat di dekatnya – akan merasakan bahwa,” kata França. “Jadi kamu menangkap elektron dengan medan listrik intrinsik. Ini adalah bagian penulisan.”
Kemudian Anda datang untuk membaca data. “Pada dasarnya, Anda harus menggunakan sumber cahaya lain sehingga elektron akan dilepaskan dari cacat,” kata França. “Dan itu mengarah pada rekombinasi tuduhan, dan itu mengarah pada emisi cahaya.”
Membangun penyimpanan data di masa depan
Jika prosesnya bekerja persis seperti ini, data akan dihapus setiap kali dibaca, tetapi menggunakan jumlah cahaya yang lebih rendah hanya akan “menghapus sebagian informasi,” kata França. Jadi itu akan memudar dari waktu ke waktu, dengan cara yang sama bahwa data yang disimpan dalam kaset memudar lebih dari 10 hingga 30 tahun.
Sementara tim menggunakan praseodymium elemen tanah jarang dan kristal yttrium oksida, pekerjaan tersebut dapat sama-sama meluas ke kristal elemen bumi non-langka lainnya dengan non-dopant lainnya. Tetapi unsur -unsur tanah jarang memiliki keuntungan dari menyediakan panjang gelombang yang diketahui dan spesifik yang memungkinkan kita untuk menggairahkan elektron menggunakan laser standar.
Tujuan awal para peneliti adalah untuk mengatasi atom individu. Mereka belum mencapai tujuan ini, tetapi França percaya bahwa teknik yang telah dipelopori tim menempatkan mereka di jalur yang benar.
Nafsu makan untuk penelitian lebih lanjut dikaitkan dengan seberapa diskalakan teknologi ini, berpotensi mengantarkan format penyimpanan berbiaya rendah dan kepadatan tinggi di masa depan untuk berbagai aplikasi, kata França.
Berita baiknya adalah sisi optik, laser dari persamaan sudah dipahami dengan baik dan murah. Demikian juga, kristal akan membutuhkan sedikit uang untuk diproduksi dalam skala. Itu meninggalkan biaya untuk memperoleh elemen tanah jarang dan menyusun cara untuk memperkenalkan cacat menggunakan metode pembuatan massal.
Jika hambatan ini dapat diatasi, kristal dapat dibuat sebagai disk, ia menambahkan, dan dibaca oleh pembaca yang murah. Pertanyaan terakhir adalah sekitar seberapa padat Anda dapat menyimpan data pada disk hipotetis.
“Dalam kristal kami, di mana kami memiliki sekitar 40mm3 [0.002 cubic inches]kita bisa menyimpan beberapa ratus terabyte, ”kata França kepada Live Science. Setelah melakukan beberapa perhitungan, ia meletakkan angka sekitar 260 TB.
Angka itu didasarkan pada kristal yang diselidiki para ilmuwan, tetapi França melihat masa depan di mana Anda dapat dengan mudah meningkatkan kepadatan cacat. Ini secara alami mengarah pada kemungkinan PBS data yang disimpan pada satu perangkat seukuran disk.
