IBM uložila jeden bit do několika atomů

Lidstvo velmi rychle postupuje do hlubin nanometrových rozměrů, což představuje nejen nové možnosti pro většinu vědeckých odvětví, ale také nové materiály a konstrukce nanotechnologických struktur. Ty se již blíží k využití jednotlivých atomů.

V polovině minulého roku jsme psali o extrémně malém 1,5nm nanotranzistoru, který pracuje pouze s jediným elektronem. To znamená posun nejen z hlediska rychlosti, ale také spotřeby. IBM nyní představila podobný převrat, který se tentokrát týká použití pro ukládání dat – informací.

Magnetická paměť pracující s několika atomy

Jak IBM informovala na své stránce, podařilo se jí – respektive danému vědeckému týmu – dokončit výzkum nového typu magnetické paměti. Ta pro uložení informace – jednoho bitu – využívá pouze několik jednotlivých atomů. Konkrétní počet je zatím dvanáct atomů, ale lze očekávat, že tento počet není konečný a bude se i nadále zmenšovat.

IBM o tomto výzkumu hovoří na videu:

Současné pevné disky s kapacitou v řádu terabajtů, které můžete koupit v jakémkoli obchodě s počítačovou elektronikou, ukládají jeden bit v rámci přibližně jednoho tisíce atomů. Nová technologie je 100× lepší. Pokud se stejným měřítkem podíváme na paměti typu flash, které jsou tvořeny tranzistory, dostaneme se přibližně k 160× větší hustotě.

Porovnání hustoty záznamu informací nové technologie se současnými. Shora: s běžnými pevnými disky, s paměťmi NAND, DRAM a SRAM.Autor: IBM

V případě tranzistorů jde ale pokrok velmi rychle dopředu. Počet tranzistorů, tedy složitost čipu se každé dva roky zdvojnásobí. Toto zrychlování trvá už přes třicet let a zatím se nezdá, že by se vývoj způsobem zpomalil či dokonce zastavil.

Antiferomagnetismus

Nový objev využívá takzvaného antiferomagnetismu, kdy skupina atomů železa reaguje na magnetickou interakci a vyrovná spiny atomů do jednoho směru. Již delší dobu je problémem zmenšení klasických feromagnetů do velmi malých rozměrů, protože jejich magnetické pole začíná ovlivňovat i okolní feromagnety.

Nápis THINK uložený v rámci kódu ASCII do jednotlivých segmentů s celkem 96 atomy (jeden bit na skupinu dvanácti atomů).Autor: IBM

Vše samozřejmě probíhá při velmi nízkých teplotách, vědci ale dokázali uložit informaci i na několik hodin. Díky pokročilému řádkovacímu tunelovému mikroskopu se jim podařilo vytvořit struktury skupin dvanácti antiferomagnetických atomů, které jsou velmi blízko sebe. Jednotlivé skupiny těchto dvanácti atomů se v dané blízkosti neovlivňují.

Tranzistory se za padesát let zmenšily z původních milimetrových rozměrů a dosáhnou až na úroveň atomů. Zdroj: IBMAutor: IBM

Jak dlouho přežijí magnetické paměti?

Pevné disky, které pro ukládání informací používají magnetismus, to mají dnes těžké. Především kvůli stále levnějším, výrazně rychlejším a také populárnějším pamětem typu flash, které oproti pevným diskům nepoužívají žádné mechanické části.

Je tak otázkou, jestli nový objev umožní prodloužit umírání tohoto způsobu ukládání dat. Protože není nutně určen pouze pro pevné disky s rotujícími plotnami, jeho využití může být možná mnohem zajímavější a do budoucna důležitější, než se může nyní zdát.