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IBM实现用单个原子存储数据:实用化可能还需几十年
2022-09-20

IBM研究员克里斯-鲁茨的单原子存储实验仪器

新浪科技讯 北京时间3月9日下午消息,IBM宣布可以在单个原子上存储1比特数据,虽然这项突破性研究在实用性上还未得到验证,但它却引领了该行业的研究方向。IBM近期已经在学术期刊《Nature》上发表了相关研究成果。

目前,我们使用的硬盘存储一个比特数据大约需要10万个原子,若未来能实现单个原子存储1比特数据,那么存下苹果苹果音乐2600万首歌曲仅需要一枚硬币大小的面积。不过,IBM该项目的研究员克里斯-鲁茨(Chris Lutz)表示,这项技术实用化还需要几十年的时间。

它的工作原理是:将一个钬原子(一个大的具有许多不成对电子的原子)放置在氧化镁基底上。在这种条件下,原子具有所谓的“磁双稳性”:当原子处于两不同自旋情况时,在磁场中分别对应两个稳定状态。

单原子存储原理图

研究人员使用扫描隧道显微镜(STM)在原子上施加大约150毫伏的10微安的电流。电流进入钬原子可以使其改变其自旋状态。 由于两种状态具有不同的导电性,STM尖端可以通过施加较低的电压(约75毫伏)并测量其电阻来检测原子所处的状态。

为了确认钬原子改变了磁状态,而不是受STM电流的一些干扰或影响,研究人员在附近设置一个铁原子。 铁原子会受其临近原子磁性的影响,钬原子处于其不同状态时其表现不同。 这证明,实验真正在单个原子可以持久地存储数据,并可以被间接测量到。

IBM用原子排列出“IBM”字样

IBM此前就已经实现了原子级别的存储,但并不等同于本篇论文里提到的单个比特的存储。IBM当时是直接用STM“搬运”原子,并把这些原子排列成字母样式。(边策)

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