Согласно данным статистики, предоставленной специалистами компании IBM, ежесуточный объем информации, сохраняемой человечеством на различных носителях составляет 2.5 миллиона терабайт. Сами накопители занимают достаточно много места и потребляют массу энергии. С другой стороны, выраженная тенденция к миниатюризации электронных схем и компонентов на основе кремния и определенные объективные технологическике трудности, возникающие на пути решения этой задачи активно стимулируют ученых на поиск альтернативных способов и средств хранения информации. Так, к примеру, совсем недавно специалисты из Microsoft сумели использовать для этой цели молекулы ДНК, закодировав в цепочке 200 мегабайт данных. И теперь свой альтернативный способ предложили голландские физики.
Впервые идея записи информации с помощью отдельных атомов родилась у физика Ричарда Фейнмана и озвучена на лекции «There's Plenty of Room at the Bottom» в 1959 году. К сожалению, технологии того времени не позволили претворить теорию в реальность. Сделать это при помощи сканирующего туннельного микроскопа (scanning tunneling microscope, STM), реализующего эффект квантового туннелирования ученым удалось в наши дни.
Физикам из Института нанонаук Кавли (Дельфт, Нидерланды) удалось создать самое компактное средство хранения информации, каждый бит в котором кодируется местоположением одного атома хлора. Емкость устройства-прототипа пока что невелика и составляет всего один килобайт. Но расчетная плотность записи, составляющая 502 терабит на квадратный дюйм, превосходит аналогичный показатель традиционных твердотельных накопителей на три порядка, что позволяет записать все написанные человечеством книги на одной почтовой марке, отмечается в публикации на страницах Nature Nanotechnology.
«Представьте себе пятнашки. Каждый бит можно задать двумя позициями, используя два атома меди и один атом хлора, который возможно перемещать между этими позициями. Если атом хлора расположить в верхней позиции, а «дырку» — под ним, то такая комбинация может быть принята за единицу. Обратное местоположение — ноль», — поясняет руководитель проекта Сандер Отте (Sander Otte). Очень важно, что вакансии хлора оказываются стабильными при температурах ниже 77К, сохраняя возможность расширения до крупномасштабной атомной сборки в соответствии с поставленными целями.
«Атомная» память состоит из блоков по восемь байт каждый (64 бита). Каждый блок помечен собственным маркером, функционирующим подобно миниатюрному QR-коду. Маркер идентифицирует точное местоположение блока на медной поверхности подложки и доносит информацию о любых изменениях. Таким образом, реализуя возможность сохранения информации с поверхностной плотностью 502 терабит на квадратный дюйм память может быть прочитана и переписана автоматически с помощью маркеров атомарных размеров.
На сегодняшний день исследователи сумели структурировать атомную решётку размером менее 100 нанометров, закодировав на ней всего 1 кбайт данных (8000 бит). Размер логического элемента составляет 96 на 126 нанометров, что приблизительно в 800 раз меньше площади сечения человеческого волоса. Манипуляция атомами в процессе формирования элемента осуществлялось при помощи иглы сканирующего туннельного микроскопа. Концы строк и отдельных файлов помечались определенными комбинациями атомов.
Задачи, которые предстоит решить
Слабое звено новой технологии хранения данных — повышенная требовательность к внешним условиям. На сегодняшний день для поддержания требуемой функциональности устройство должно быть помещено в вакуум при температуре жидкого азота 77К (273 — 77 = минус 196 градусов по Цельсию). При превышении этого температурного порога сохранность данных оказывается под вопросом. Наконец, большую работу предстоит проделать и для увеличения скорости перезаписи крошечных блоков, на что нынешнее технологическое решение требует до нескольких минут.
Другая проблема, которую предстоит решить ученым — обеспечить возможность контролируемой интеграции отдельных функциональных атомов в пределах протяженных, масштабируемых атомных цепей.
Ясно, что предсказать день и даже год появления коммерческих накопителей с описанными возможностями на прилавках сетевых магазинов электроники пока невозможно. Но, судя по темпам внедрения технологий, доказавших свою жизнеспособность и перспективных в коммерческом отношении, возможно, мы станем свидетелями этого события уже в обозримом будущем.
Источник 1
Источник 2
На этом всё, с вами был Dronk.Ru. Не забывайте возвращать деньги за покупки в Китае и подписываться на наш блог, будет ещё много интересного.
Рекомендуем:
— Экономим до 8% с каждой покупки на AliExpress и других интернет-магазинах Китая
— Почему интернет-магазины отдают деньги за покупки?
— Верните свои деньги — Выбираем кэшбэк-сервис для Aliexpress
— История развития Dronk.ru — от выбора квадрокоптеров до возвращения денег за покупки на AliExpress и не только
— Лучший кэшбэк сервис или 5 основных критериев оценки кэшбэк-сервиса
Комментарии (20)
PTM
20.07.2016 15:38+1«8000 бит»!=1024*8…
вот оно неправильное округление…
Calc
20.07.2016 15:52+3а чего там округлять то?
Основной документ Международной системы единиц (СИ) «Брошюра СИ» (фр. Brochure SI, англ. The SI Brochure) подчёркивает, что приставки СИ соответствуют исключительно степеням числа десять, и рекомендует для единиц, полученных умножением на степени числа два (2^10, 2^20 и т. д.), применять наименования, введённые МЭК (кибибайт, мебибайт и т. д.)[4].
на википедии есть статья по поводу 10^3 и 2^10
Lorien_Elf
20.07.2016 16:25Глупости. Ни в одной стране мира никто не хочет мибикать, кибикать и бибикать.
Zenitchik
20.07.2016 16:33Однако различные сокращения для десятичных и двоичных приставок вроде как приживаются. Меня, например, вполне устраивает название «двоичный мегабайт» или «десятичный мегабит».
Foolleren
20.07.2016 18:456. Наименование и обозначение единицы количества информации «байт» (1 байт = 8 бит) применяются с двоичными приставками «Кило», «Мега», «Гига», которые соответствуют множителям «2^10», «2^20» и «2^30» (1 Кбайт = 1024 байт, 1 Мбайт = 1024 Кбайт, 1 Гбайт = 1024 Мбайт).
Постановление Правительства Российской Федерации от 31 октября 2009 г. № 879 «Об утверждении положения о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации»
DronkRU
20.07.2016 16:04+1В данном случае автор был жестко связан первоисточником) A clear challenge now is the controlled integration of these individual functional atoms into extended, scalable atomic circuits. Here, we present a robust digital atomic-scale memory of up to 1?kilobyte (8,000?bits) using an array of individual surface vacancies in a chlorine-terminated Cu(100) surface.
Incidence
20.07.2016 16:19+3атомно-масштабируемых маркеров
если это было atomic-scaled markers, то лучше сказать «маркеров атомного масштаба» или «атомного размера».
Alexey2005
20.07.2016 17:07На сегодняшний день для поддержания требуемой функциональности устройство должно быть помещено в вакуум при температуре жидкого азота 77К (273 — 77 = минус 196 градусов по Цельсию). При превышении этого температурного порога сохранность данных оказывается под вопросом.
Так это же замечательно! Это ж просто золотое дно, ведь продав такой диск, можно будет постоянно продавать фирменную охлаждающую жидкость в качестве расходника, причём в диск встроить чип-ограничитель, чтоб устройство работало только на фирменном жидком азоте, отказываясь запускаться при охлаждении ноунейм-азотом. Получаются в буквальном смысле слова деньги из воздуха.ClearAirTurbulence
20.07.2016 18:56Еще удобно на случай маски шоу — отрубили они свет (или ответственный нажал кнопку), азотное охлаждение прекратилось, данные превратились в тыкву, никто ни в чем не виноват.
gsaw
20.07.2016 17:21Но это же не предел, можно потом в одном атоме всякими там протонами-нейтронами или даже мезонами-бозонами информацию кодировать. Только вот не стабильно же все это. Атомная решетка в кристале не из спичек же составленна. Уберешь один атом из решетки и все съедет наперекосяк или соседи место сразу займут.
WeslomPo
20.07.2016 17:22Один бит занимает минимум 4 атома (не учитывая служебную информацию и различные отступы), да это мало, но это не 1 бит per атом. Эта технология, даже если отбросить всё служебное пространство, 1 бит будет занимать 2 атома.
lgorSL
20.07.2016 19:02Мне кажется, в реальности для повышения плотности записи будут использованы более сложные способы расстановки. Вдобавок, не понятно, почему они не хотят размещать атомы в соседних ячейках (без отступов) — в маркерах блоков атомы вполне размещаются рядом (правда, почему-то только по диагонали)
Например, количество способов разместить 8 атомов по 16 позициям — уже 16!/(8! * 8!) = 12870, что уже значительно больше одного байта (256).Zenitchik
20.07.2016 19:12Я так понял, что тело в механизме записи. Происходит какая-то реакция, вследствие которой хлор перескакивает на соседний атом. Вероятно, в будущем будут гонять его в двух измерениях, как в пятнашках.
kentaskis
20.07.2016 17:25>в чипе, размером с почтовую марку — все книги, написанные человечеством за всю историю его существования
когда уже появится накопитель, в котором поместятся все фильмы, снятые человечеством за всю историю его существования?
SinsI
20.07.2016 17:28> Задачи, которые предстоит решить: сохранность данных оказывается под вопросом
Разве есть даже теоретическая возможность что-либо с этим сделать? Квантовые эффекты для одиночных атомов принципиально неустранимы.
wmtoolsnet
20.07.2016 18:15+1Типичный proof of concept.
Проблема ведь не в «на чем» сохранять данные. Их можно хоть лазером выжигать на поверхности Юпитера, получатся хреналионы петабайт.
Проблема в том, ЧЕМ сохранять а потом считывать данные, и желательно чтобы ЭТО было дешевле нескольких тысяч долларов, было габаритами меньше комнаты, и не требовало отдельную подстанцию.gsaw
20.07.2016 18:47Размер тоже не важен, хоть на юпитере выжигать, хоть в числе пи искать нужный индекс. Моя коллекция порно хранится в облаке, в каком то ангаре с отдельной своей подстанцией, незнамо в какой стране. Лишь бы доступ был постоянный.
General_Failure
Яровая одобряет