Магнитную память уменьшили до 12 атомов

Исследователи из IBM создали самую крохотную ячейку магнитной памяти в истории – она состоит всего из 12 атомов железа. Эта технология «поатомного» строительства компьютерной памяти может стать основой будущих высокоэффективных и емких устройств для хранения данных.

Новая магнитная память будет намного меньше существующих жестких дисков и при этом намного более надежной, а главное — иметь плотность хранения информации в 100 раз выше самых емких современных накопителей. Для сравнения: один бит информации на вашем компьютере хранится на 1 млн. атомов. Уменьшение этого количества до 12 штук действительно впечатляет: при одинаковом размере гипотетическая «флешка», построенная на 12-атомных битах, могла бы хранить в 150 раз больше данных, чем обычная, пишет CNews.

К сожалению, у новой технологии пока есть серьезные недостатки. Прежде всего, 12 атомов, составляющих каждый бит, должны тщательно собираться с помощью дорогостоящего и сложного сканирующего туннельного микроскопа. При этом 12-атомный бит хранит данные только несколько часов, да и то при низких температурах, близких к абсолютному нулю. Так что новая память появится в коммерческих устройствах нескоро.

Тем не менее, новая технология создания устройств атомарного уровня имеет большие перспективы. Дело в том, что в процессе миниатюризации обычных устройств, ученые сталкиваются с негативным влиянием квантовых эффектов. Так, обычные магнитные биты памяти после достижения определенных размеров начинают влиять друг на друга и делают нестабильным состояния «0» и «1». Специалисты IBM обошли эту проблему с помощью групп атомов, которые обладают различными характерами магнетизма. Ключом стал магнитный спин каждого отдельного атома.

В обычных магнитах, например украшающих ваш холодильник, магнитные спины атомов выровнены. Именно это выравнивание спинов и приводит к нестабильности в процессе миниатюризации. С помощью поатомной постройки магнитного бита ученым удалось правильно сориентировать магнитные спины и решить проблему нестабильности ячейки памяти. При этом 12 атомов подчиняются законам классической физики и лишены квантовой нестабильности. Ученые создали несколько ячеек меньшего размера, но они оказались ненадежными – все же пока миниатюризация имеет предел.

В настоящее время ученые планируют построить более крупную ячейку памяти, состоящую из 150 атомов. Возможно, это позволит выполнить требование по хранению информации в течение 10 лет при комнатной температуре. Разумеется, такая ячейка больше по размерам, чем 12-атомная, но все равно намного миниатюрнее ячеек в современных устройствах хранения.

Модернизация текущих систем хранения информации жизненно необходима, поскольку жесткие диски практически достигли предела своих возможностей. Чтобы и дальше дисковое пространство дешевело, необходимо существенно уменьшить размер каждой отдельной ячейки памяти.