原子存儲正在變為可能：用一張郵票就能存下人類所有著作
發布時間：2016-7-25 10:05
發布者：eechina
來源：澎湃新聞
寬 96 納米、高 126 納米，存儲了 1 KB 信息。存儲的究竟是什么內容呢？提示：“還剩下很多空間”。來源：Ottelab/cdn.phys.org，新智元 如果“我們能按照我們想要的方式操縱原子，將原子特性發揮到底，會怎么樣？”這是物理學家理查德·費曼在1959年的一次演講中提到的關于原子的猜想。他預測，如果用原子存儲數據，整個“大英百科全書”都可以裝在一個針尖上。 現在，原子儲存信息的技術正在變為現實。荷蘭代爾夫特理工大學科維理納米科學研究所桑德·奧特領導的研究小組，證明利用原子儲存大量信息是可行的。 在奧特的研究報告中，他們將存儲密度提高到了500Tbpsi（兆兆比特/平方英寸），是目前最好商業硬盤的500倍。桑德·奧特在接受媒體采訪時說：“理論上，這種存儲密度能把人類迄今為止創作的所有書籍都寫到一張郵票上�！� 其實，在1990年，IBM的一組科學家嘗試了原子儲存。他們用35個放置在鎳薄片上的氙原子儲存了公司的名字。IBM的科學家將溫度冷卻到零下269℃，這比絕對零度即理論上所能達到的最低溫度僅僅高了4℃。但這樣的成本極其昂貴，而且也只是記錄了3個字母，沒有太大的實用價值。
1990年，IBM 研究員在鎳板表面用35個氙原子排列出“IBM”字樣。來源：research.ncku.edu.tw，新智元 這次荷蘭方面的實驗意義要大得多。只需要溫度達到零下196℃，該團隊所儲存的數據就能保持穩定。盡管這聽上去沒什么特別的，但這個溫度可以用液氮冷卻來達到，這樣一來，就比IBM當年使用的液氦要便宜。 另外，荷蘭團隊使用的并不是IBM利用原子本身來儲存信息的技術，而是采用二進制的方式，用掃描隧道顯微鏡（STM）的針尖推動材料表面單個原子，制作比特編碼字母信息。 奧特解釋說：“這就像一種滑動拼圖，每個比特由兩個表面銅原子位構成，我們把一個氯原子在這兩個銅原子位之間來回滑動。如果氯原子在頂位，底位留一個空穴，稱之為1；如果頂位是空穴，而氯原子在底位，稱之為0�！�
英文字母“e”的原子排列圖示 他們將氯原子排在銅板上，排成小方格，并彼此連接。研究團隊只占用銅板上六分之五的空間，因此還有空缺給空間中的氯原子。正是因為原子之間的空隙，晶格的信息儲存要比IBM使用氙原子要穩定的多，也更適合存儲數據。
研究人員新開發出的柵格存儲器標記具體示例。來源：Ottelab/TUDelft，新智元 不僅如此，研究人員還表示，未來能將現有的方格規模擴大，形成三維結構，這樣每個方格就能存儲上千TB（1TB=1024GB）的數據。換句話說，用一粒鹽的大小就能容納美國國會圖書館的所有信息。 《經濟學人》認為，通過原子實現的高密度存儲信息，在未來可以拓展到手機、電腦和數據中心的存儲容量上，還可以供云儲存技術使用，大幅度減少數據中心的占地需求。這讓我們對原子儲存技術充滿想象。 但目前仍有兩個問題待解決。首先是原子可以穩定在室溫條件里，但這個問題，至少從現在來看，實現過程緩慢。第二，在奧特的論文中，讀取和寫入每64位的信息需要1-2分鐘時間，他稱這一速度能快速提升至每秒一百萬位。但這與現在的硬盤驅動速度相比，仍然較為緩慢。 《自然》雜志子刊《納米技術》也在最新一期文章中刊發了這一研究成果。柏林材料物理學家Stefan Fölsch在接受該媒體采訪時稱，該研究是一項非常好的概念驗證工作，通過操縱原子制造出可存儲設備，為原子操縱技術的應用邁開了堅實的一步。 |
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