Najmenší harddisk na svete zapisuje informácie do atómov

Najmenší harddisk na svete zapisuje informácie do atómov

1309
0

Každým dňom ľudská spoločnosť vytvorí viac ako miliardu Gb nových dát. Na to už treba slušný Harddisk. To je totiž plus mínus ako miliarda priemerne kvalitných filmov, čo si včera večer sťahoval, aby si okrem lovu Pokémonov mal večer čo robiť. Na to aby sieť fungovala správne musia byť tieto data niekde uskladnené. Na tento účel slúžia datacentrá a tie zaberajú miesto. A kedže je dát tak veľa a neustále sa zväčšuje ich objem, nafukuje sa tak aj veľkosť datacentier a presne ako si sa dovtípil aj spotreba elektrickej energie, ktorá je v ich prípade enormná.

Toto začína byť v dnešnej dobe problémom a tak sa nemálo vedcov venuje riešeniu problému zmenšovania médií na ktoré sú dáta zapisované. Cieľom je zmenšiť buď médium alebo zvýšiť hustotu zápisu na médiu. Jednoducho požiadavkou je aby každý jeden bit zaberal čo možno najmenej miesta. Tím špecialistov v Kavliho inštitúte nanovedy  na Delftskej Univerzite zredukovali toto miesto na ultimátny limit. Uložili 1 kB ( 8000 bitov) a  každý bit pozíciou reprezentoval jeden atóm chlóru. Teoreticky nám takáto hustota zápisu umožnuje prepísať všetky knihy sveta na prednú stranu poštovej známky.

Pre technicky zameraných jedincov: Hustota zápisu dosiahla  hodnoty 500 Terabitov na štvorcový palec (Tbpsi) čo je približne 500-krát lepšie ako najlepší komerčne dostupný harddisk.

Feynman

V roku 1959 fyzik Richard Feynman vyzval svojich kolegov vytvoriť svet v čo najmenšom možnom merítku. Na svojej lekcii špekuloval, že pokiaľ by sme mali platformu , ktorá by nám umožnovala aranžovať jednotlivé atomy, v presných obrazcoch, bolo by možné ukladať časti informácie na jednotlivé atomy. Ako znak úcty tak  Otte a jeho tím nakódovali sekciu Feynmanovej lekcie na plôšku širokú 100 nanometrov (čo je 0,000 000 100 m).

Posúvacie Puzzle

Tím použil riadkovací tunelový mikroskop (STM), ktorý používaveľmi ostrú ihlu na skúmanie jednotlivých atómov. Vedci dokážu použiť túto sondu na presúvanie jednotlivých atómov. Dá sa to prirovnať k posúvaciemu puzzle, aké poznajú všetky deti na svete.

Každý bit pozostáva z dvoch pozícií na atóme medi a jedného atómu chlóru, ktorý dokážeme posúvať dozadu a dopredu medzi týmito dvoma pozíciami. Pkiaľ je atóm chlóru vo vrchnej pozícii, pod ním je prázdne miesto/diera – toto postavenie predstavuje číslo 1. Pokiaľ je postavenie opačné, jedná sa o nulu. Atómy chlóru majú tvar kocky, preto keď sú atómy chlóru naukladané jeden vedľa druhého, držia sa navzájom na mieste. Vďaka tejto stabilite je táto metóda viac vhodná na dlhodobé uchovávanie dát.

1 kB pamäte
1 kB pamäte

Kódy

Výskumníci z Delft zadefinovali ich kockovú pamäť z 8 bajtov (64 bitov). Každý blok kociek má priradený určitú značku skladajúcu sa z presne tých istých prázdnych miest/dier ako raster z chlórových atómov. (Inšpirovali sa pri tom QR kódmi, ktoré dnes vidíš naozaj všade.)

QR kód
QR kód

Tieto značky fungujú ako miniatúrne QR kódy. Značky prenášajú presnú informáciu kde sanachádza kocka na medenej vrstve. Kód tiež poukazuje na to či je kocka poškodená (napríklad z dôvodu lokálnej kontaminácie alebo chybe na povrchu). Toto umožnuje pamäti byť vyrábaná vo veľmi veľkom merítku aj keby medený povrch nebol úplne perfektný.

Legenda ku značkám
Legenda ku značkám

Datacentrá a Harddisk

Nový prístup tak ponúka úplne nové možnosti v oblasti stability a škáľovateľnosti. Pamäť tohto typu nemožno očakávať v dátových centrách zajtra, nakoľko je zatiaľ možná a udržateľná len vo veľmi čistom laboratórnom prostredí, vo vákuu a pri veľmi nízkej teplote (-195.15 °C) udržovanej tekutým dusíkom.

Zdroj: Phys.org

 

Comments

comments