محققین بخش تحقیقاتی شرکت IBM موفق به ذخیره یک بیت دیتا درون کوچکترین آهنربای دنیا که حاوی 1 اتم است، شده‌اند.
طبق گزارش IBM، محققین از میکروسکوپ طراحی شده توسط شرکت که برنده جایزه نوبل نیز شده است، برای اثبات این تکنولوژی که روزی تمامی موزیک‌های برنامه آیتونز را در قسمت کوچکی از یک کارت اعتباری ذخیره خواهد کرد، استفاده کردند.
در حال حاضر، هارد دیسک‌ها از چیزی حدود 100 هزار اتم برای برای هر بیت از داده‌ها استفاده می‌کنند. طبق گفته‌های شرکت: قابلیت ذخیره‌سازی و خواندن یک بیت داده بر روی یک اتم باعث ایجاد فرصت‌های جدید جهت ساخت و توسعه هارد دیسک‌های بسیار کوچکتر که روزی قادر به ذخیره تمامی 35 میلیون موزیک برنامه آیتونز بر روی دستگاهی به اندازه یک کارت اعتباری است، خواهد شد.
“کریستوفر لوتز” محقق علوم نانو در مرکز تحقیقاتی “آلمادن” شرکت IBM در کالیفرنیا می‌گوید: “قطعات آهنربایی در قلب هارد دیسک‌ها و نسل‌های بعدی مموری‌ها قرار خواهند گرفت. این تحقیق را برای درک رخدادهای احتمالی زمانی که از تکنولوژی برای تجزیه کردن ذرات به کوچکترین واحد ممکن یعنی مقیاس اتمی استفاده می‌کنیم، انجام گرفت.”
این موفقیت بر پایه 35 سال تحقیق و تجربه در زمینه نانوتکنولوژی در موسسه IBM به‌دست آمد. با کار بر روی کوچکترین واحد ذرات یعنی اتم، دانشمندان موفق شدند با استفاده از جریان الکتریکی، یک بیت دیتا را بر روی ذره اتم ذخیره کنند. محققان ثابت کردند که ذخیره و خواندن اطلاعات بر روی دو ذره‌ی مغناطیسی اتم به صورت مستقل حتی زمانی که یک نانومتر از هم جدا شدند، امکان‌پذیر است. یک نانومتر برابر است با 1 میلیونم قطر سر سوزن.
این فاصله کم می‌تواند موجب ایجاد فضایی حدود هزار برابر هارد دیسک‌ها و چیپ‌های مموری امروزی بشود. برنامه‌های آینده برای تولید محصولات نانوساختاری و با قابلیت کنترل فاصله اتم‌ها، به کاربران این امکان را می‌دهد که از فضای همین هارد دیسک‌های امروزی برای ذخیره دیتای بیشتر یعنی حدود هزاربرابر مقدار امروزی استفاده کنند. در آینده نزدیک، دیتاسنترها، کامپیوترها و دستگاههای شخصی با حجم بسیار کمتر و قدرت بسیار بالاتری تولید خواهند شد.
البته، این کشفیات هنوز در مرحله تحقیق قرار داشته و تا تولید انبوه فاصله دارند. این مقاله دیروز توسط ژورنال Nature منتشر شد.
“آندریاس هنریچ” دانشمند موسسه تحقیقاتی IBS در کره جنوبی و محقق سابق موسسه IBM در اظهارات خود در اینباره عنوان کرد: “این بالاترین مرحله در زمینه کشف بهترین راه برای ذخیره‌سازی اطلاعات است و دیگر ذره‌ای کوچکتر از اتم برای استفاده کشف نخواهد شد. حال که توانسته‌ایم راهی برای تولید هارد‌دیسک‌هایی فشرده‌تر و قدرتمندتر از تمامی هارد‌دیسک‌های گذشته پیدا کنیم، بسیار شگفت‌زده هستیم.”
کوچکترین و اساسی‌ترین ذره اطلاعاتی که کامپیوتر می‌تواند آن را درک کند، یک “بیت” است. مثل لامپ که تنها دو حالت روشن یا خاموش دارد، ذره بیت نیز تنها دو مقدار 0 یا 1 را معرفی می‌کند. تا امروز، تعداد اتم مورد نیاز جهت ساخت یک مموری بیت مغناطیسی (Magnetic memory bit) قابل اعتماد مشخص نشده بود.
حتی کوچکترین آهنربای دنیا، مانند آهنربای داخل یخچال، دارای قطب مثبت و منفی است اما حاوی تنها یک اتم عنصر هلمیوم است. تک اتم هلمیوم به سطح منیزیم اکسید که با دقت انتخاب شده، چسبانده شده است که باعث حفظ قطب مثبت و منفی در حالت پایدار می‌شود، حتی زمانی که یک آهنربای دیگر در نزدیکی آن قرار بگیرد. جهت‌های مغناطیسی پایدار، اعداد 0 و 1 را برای یک بیت تعریف می‌کنند. نوک تیز میکروسکوپ بکارگرفته شده در این تحقیق، جریانی را به وجود می‌آورد که قطب مثبت و منفی اتم را تغییر می‌داد و در نهایت اتم را بین 0 و 1 تغییر داد.
این مراحل، به پروسه ذخیره‌سازی اطلاعات در هارد دیسک مربوط می‌شود. سپس دانشمندان با اندازه‌گیری جریان مغناطیسی در حال گذر از اتم می‌توانند 0 یا 1 بودن بیت را تشخیص دهند. این هم مرحله‌ی خواندن دیتا محیوب می‌شود. تکنیک مکانیکی کوانتوم که “اسپین رزونانس” نام دارد، به محققان این امکان را داد که از تک اتم فلز به عنوان سنسور جهت اندازه گیری میدان مغناطیسی اتم هلمیوم استفاده کنند.
محققین مرکز تحقیقاتی IBM با استفاده از اتم‌های هلمیوم و میکروسکوپ فوق باریک این شرکت که در سال 1986 برنده جایزه نوبل فیزیک شد، موفق به اندازه‌گیری و تولید بیت‌های تک اتمی شدند. این میکروسکوپ به منظور از جلوگیری از دخالت مولکول‌های هوا و دیگر مولکول‌های آلاینده، در شرایط فوق خلاء عمل می‌کند و همچنین برای خنک‌سازی از هلیوم مایع در این میکروسکوپ استفاده شده که به اتم‌ها امکان باقی‌ماندن در جهت‌های مغناطیسی صحیح و در مدت طولانی به منظور انجام مراحل ذخیره و خواندن اطلاعات را می‌دهد.
اوایل همین هفته، مرکز تحقیقاتی IBM اعلام کرد که شرکت در حال ساخت اولین کامپیوترهای کوانتمی در دنیا و در جهت استفاده در مصارف تجاری و علمی است. مطالعات آینده با استفاده از میکروسکوپ فوق باریک شرکت، احتمال پردازش اطلاعات کوانتمی با استفاده از تک اتم‌های مغناطیسی را بررسی خواهد کرد.
منبع : آی تی ایران
