Райан Уитвам
Емкость жесткого диска в наши дни становится на удивление большой, но плотность данных, записанных на традиционные материалы, не позволяет нам двигаться дальше. Исследователи из Делфтского технологического университета в Нидерландах разработали способ хранения данных на атомном уровне путем манипулирования отдельными атомами. Плотность экспериментального атомарного хранилища, созданного для исследования, составляет 500 терабайт на квадратный дюйм. Это в 500 раз больше, чем у жестких дисков самой большой емкости.
Атомное хранилище, разработанное в Делфтском технологическом университете, основано на сканирующем туннельном микроскопе (СТМ). Та же базовая техника использовалась для перемещения отдельных атомов на протяжении десятилетий. В 1990 году физик Дон Эйглер попал в новости, когда ему удалось составить буквы IBM с помощью 35 атомов ксенона. С тех пор ученые экспериментируют с хранением информации с расположением атомов, но исследование в Делфте позволяет избежать многих ловушек таких методов, используя сетку хранения на основе атомных вакансий, а не на том, где находятся атомы.
Хотя атомы можно перемещать, им не обязательно оставаться на месте. Команда из Делфта поняла, что атомы хлора, нанесенные на медную подложку, образуют правильную сетку. Информацию можно было бы хранить гораздо надежнее в этой сетке, перемещая атомы, как головоломку, с наконечником СТМ. Шаблон вакансий фактически кодирует биты информации. Это намного стабильнее, чем попытки упорядочить отдельные атомы — команда сообщает о достоверности данных выше 99%.
Приведенный выше пример матрицы хранения показывает, чего удалось достичь исследователям. Массив имеет размер несколько нанометров и содержит один килобайт данных. Имеется 144 блока, каждый из которых содержит атомарные вакансии, кодирующие восемь двоичных битов информации. В данном случае он хранит отрывок из лекции Ричарда Фейнмана «На дне полно места».
К сожалению, это самый большой пример атомарного хранилища, созданного командой. Окончательная емкость — не единственное препятствие, которое нужно преодолеть. Даже с улучшенной стабильностью вакансионного подхода носитель по-прежнему необходимо охлаждать жидким азотом до -196 градусов Цельсия (-320 F). Алгоритм поиска пути, используемый для чтения данных из атомов, также медленный по стандартам хранения — прямо сейчас чтение блока размером 1 КБ занимает 10 минут. Существующая технология STM должна в конечном итоге увеличить ее до 1 Мбит/с. Другие вопросы потребуют дополнительной работы и разработки новых технологий, но команда считает, что это может изменить природу центров обработки данных.
Теперь прочитайте: Как работает хранилище данных ДНК
Примечание: эта статья изначально была опубликована на ExtremeTech.com.
