پژوهشگران دانشگاه شیکاگو به یک دستاورد انقلابی دست یافته‌اند: ذخیره سازی ترابایت‌ها داده دیجیتال در یک مکعب از جنس کریستال به اندازه تنها یک میلی‌متر. آنها این کار را با استفاده از نقص‌های تک‌اتمی درون کریستال انجام داده‌اند تا صفر و یک‌های باینری را که اساس ذخیره‌سازی داده هستند، نمایان کنند.
ذخیره‌سازی داده‌ها همواره به سیستم‌هایی وابسته بوده که بین حالات «روشن» و «خاموش» تغییر می‌کنند. با این حال، اندازه فیزیکی اجزای ذخیره‌کننده این حالات باینری، به طور سنتی، میزان اطلاعاتی را که می‌توان در یک دستگاه جا داد، محدود کرده است.
اکنون پژوهشگران دانشکده مهندسی مولکولی پریتزکر در دانشگاه شیکاگو، روشی برای غلبه بر این محدودیت ارائه کرده‌اند. آنها موفق شده‌اند نشان دهند که چگونه اتم‌های گم‌شده در ساختاری از جنس کریستال می‌توانند برای ذخیره ترابایت‌های داده در فضایی به اندازه یک میلی‌متر استفاده شوند.
لئوناردو فرانسا، نویسنده اول مقاله و پژوهشگر پسادکتری در آزمایشگاه ژونگ، می‌گوید: ما راهی پیدا کردیم که فیزیک حالت جامد مربوط به دوزیمتری تابش را با یک گروه پژوهشی که در زمینه کوانتوم فعالیت می‌کند، ادغام کنیم، هرچند کار ما دقیقاً کوانتومی نیست.
این مطالعه که در مجله Nanophotonics منتشر شده است، بررسی می‌کند که چگونه نقص‌های کریستالی در مقیاس اتمی می‌توانند به عنوان سلول‌های حافظه جداگانه عمل کنند و روش‌های کوانتومی را با اصول رایانش کلاسیک ادغام می‌کنند.
جزئیات ذخیره‌سازی داده‌ها با استفاده از کریستال
این تیم پژوهشی به رهبری تیان ژونگ، استادیار دانشگاه، این روش جدید ذخیره‌سازی را با اضافه‌کردن یون‌های عناصر نادر خاکی به یک کریستال توسعه دادند. به طور خاص، آنها یون‌های پرزئودیم را به یک کریستال اکسید ایتریم وارد کردند. البته آنها پیشنهاد می‌کنند این رویکرد می‌تواند به مواد دیگر نیز گسترش یابد، زیرا عناصر نادر خاکی دارای خواص نوری چندمنظوره‌ای هستند.
این سیستم حافظه با یک لیزر فرابنفش ساده فعال می‌شود که یون‌های عناصر نادر خاکی را تحریک کرده و باعث آزاد شدن الکترون‌ها می‌شود. این الکترون‌ها در نقص‌های طبیعی کریستال به دام می‌افتند. با کنترل حالت بار این نقص‌ها، پژوهشگران توانستند یک سیستم باینری ایجاد کنند که در آن نقص باردار نمایانگر «یک» و نقص بدون بار نمایانگر «صفر» است.
نقص‌های کریستالی پیش‌تر در ارتباط با رایانش کوانتومی به عنوان کیوبیت‌های احتمالی مورد بررسی قرار گرفته بودند. اما تیم PME دانشگاه شیکاگو یک گام فراتر رفته و کشف کرده‌اند که چگونه از این نقص‌ها برای کاربردهای حافظه کلاسیک بهره‌برداری کنند.
فرانسا می‌گوید: برای افرادی که در زمینه سیستم‌های کوانتومی پژوهش می‌کنند تقاضا وجود دارد، اما در عین حال نیاز به افزایش ظرفیت ذخیره‌سازی حافظه‌های کلاسیک غیر فرار نیز حس می‌شود. کار ما در تقاطع بین ذخیره‌سازی داده‌های کوانتومی و اپتیکی کلاسیک است.
پژوهشگران معتقدند که این پیشرفت می‌تواند مرزهای ذخیره‌سازی داده را دوباره تعریف کرده و راه را برای راه‌حل‌های ذخیره‌سازی بسیار فشرده و با ظرفیت بالا در رایانش کلاسیک هموار کند.
دیدگاهتان را بنویسید