ذخیره اطلاعات در اتم

بر اساس نتایجی که در Nature منتشر شده است، این اطلاعات درون اتمی از هولمیوم ذخیره شده است. دیسک‌های رایج با یک لایه مغناطیسی از فلز به کامپیوترها اجازه می‌دهد که اطلاعات را به صورت بیت‌ها ذخیره کنند که هر کدامشان یک مقدار صفر و یا یک دارند. این صفر و یک‌ها هم به وسیله جهت دهی به مغناطیسی تعریف می‌شود. یک جهت خاص به معنای صفر و یک جهت خاص دیگربه معنای یک است.

این کار به وسیله مقدار بسیار کوچکی از ماده در سطح دیسک انجام می‌شود، که به اطلاعات صفر و یک وابسته هستند. تحقیق اخیر اما سطح استفاده از مقادیر کم ماده برای ذخیره‌سازی اطلاعات را به حداقل رسانده است؛ یک اتم.

در این مطالعه تیم تحقیقاتی با استفاده از اسکن میکروسکوپ تونلی یا STM که با استفاده از یک امکان خاص به کاربرش اجازه دیدن و جابجا کردن یک اتم را می‌دهد موفق به ذخیره اطلاعات درون یک اتم شدند. این میکروسکوپ‌ها همچنین به کاربر اجازه می‌دهند تا در حین جابجایی یک پالس از شارژ الکتریکی را به اتم‌ها اعمال کند. همین ویژگی مبنای ذخیره سازی اطلاعات درون اتم‌ها بوده است.

به این ترتیب محققان با استفاده از این پالس الکتریکی جهت مغناطیسی یک اتم منفرد از عنصر هولومیوم را تغییر داده تا بتواند مقدار صفر یا یک را به خودش بگیرد. به این‌ترتیب هر اتم یک دیسک مغناطیسی می‌تواند یک بیت داده را در خودش ذخیره کند. در صورتی که این موفقیت جنبه تجاری پیدا کند، باعث تغییر چشم‌گیر وناگهانی در ظرفیت و ابعاد دیسک‌های مغناطیسی خواهد شد.

برای خواندن اطلاعات هم یک حسگر کوانتومی به کار گرفته شده است تا اطلاعت ذخیره شده در اتم هولومیوم را بازیابی کند. این حسگر شامل یک اتم آهن است که در کنار اتم هولومیوم قرار گرفته است. با استفاده از این تکنیک و همچنین تکنیکی که به تونل مقاومت مغناطیسی مشهور است، محققان توانستند که به مشاهده اتم هولومیوم بپردازند تا مشخص شود که آیا اتم هولومیوم همان حالت مغناطیسی‌ای که داشته را به صورت پایدار حفظ کرده است یا نه. سپس وقتی آن‌ها تلاش کردند تا به جای یک اتم از دو اتم هولومیوم استفاده کنند، کشف شگفتی بر انگیز بعدی رقم خورد؛ قرار دادن اتم‌های هولومیوم با فاصله تنها چند نانومتر باعث برهم خوردن توانایی فلز در ذخیره‌سازی اطلاعات نمی‌شود. این موضوع از این جهت باعث شگفتی شده است، که انتظار می‌رفت میدان مغناطیسی یک اتم بر اتم‌های نزدیکش تاثیر بگذارد.

پایداری مغناطیسی به همراه نوشتن و خواندن الکتریکی اطلاعات نشان می‌دهد، حافظه مغناطیسی تک اتمی هم امکان‌پذیر است. نویسنده همکار این مطالعه، دکتر «آندرئاس هنریش» مدیر مرکز کوانتوم نانوساینس از انستیتو علوم پایه می‌گوید:« هیچ تاثیر مکانیک کوانتومی‌ای بین دو اتم هولومیوم وجود ندارد و حالا ما می‌خواهیم بدانیم چرا». او ادامه می‌دهد:« اتم‌های هولومیوم را می‌توان بسیار نزدیک به هم آرایش داد، بنابراین چگالی ذخیره سازی اطلاعات با استفاده از این روش بسیار زیاد خواهد بود». 

علی رنجبران

No tags for this post.