原子硬盘:储存空间为现有硬盘500倍

来源:互联网新闻 时间:2020-04-28 15:37

全球每天有数十亿字节的新信息上传到网上。但没有什么是免费的。保存这些数据需要建立新的信息存储中心,此外,还要消耗大量能量。因此让每个比特---二进制中最小的信息单位,尽可能占用最少的空间是非常重要的。而这正是荷兰代尔夫特理工大学卡夫利纳米科学研究院科研人员的研究目标,他们已经发明了一个千字节的内存,包含8千比特,其中每个比特由唯一氯原子的位置代表。

据西班牙《世界报》网站7月18日报道,最令人惊讶的是,利用这种技术,同样空间可以储存的信息是当前最好硬盘存量的500倍,当前最好硬盘的存量是每平方英寸500兆兆比特(TB);因此它可以在一个长和宽各100纳米(1纳米相当于0.0001毫米)的面积中存储1千字节(1字节等于8比特)的数据。“从理论上说,这种存储密度可以允许在一个邮票大小的硬盘中写下人类历史上所有的书籍”,领导该项研究的科学家桑德·奥特举例说,该研究成果刚刚在《自然·纳米技术》杂志上发表。

奥特向记者解释说,在一个硬盘中,每个比特由一小部分磁性材料的磁化方向代表,因为这种材料层不是完全光滑的,每个最小单位比特中所能写下的数据由这种材料的尺寸来决定,而每比特含有大约1万个原子。而新技术的创新之处正是在这里:专家使用了一种完全光滑和结晶的材料,在这种材料中,每个原子的位置可以确切获悉,可以用来代表1比特的信息。

报道称,新内存由铜表面组成,铜表面上分布着很多氯原子,这些氯原子之间几乎没有空隙,只能在以1或0为代表的两个位置之间移动。为了移动这些氯原子,科学家使用了90年代初发明的隧道显微镜。这个运作机制就像在一个固定框架内完成拼图。

在荷兰国内将这种技术转变成硬盘还有待时日。奥特表示,“以它目前的形式,这种内存还只能在真空和液氮温度(零下196摄氏度)下使用,因此以原子规模储存数据这种技术离我们还有点遥远,但这个研究成果已经让我们前进了一大步”。

奥特说,“我不认为安全或者速度是当前数据存储系统的重大限制。问题在于空间。因为我们社会产生大量数据,必须有个地方储存”。代尔夫特理工大学为这个问题提供的解决方案创造了当前新技术,但是他们的想法不止于此,“我们没有减少当前技术的(存储)空间,而是利用全新原则创造了另一个空间,这就是大自然提供的最小区域:原子”。

不过,奥特认为该项新技术的最终目的是尽快带来实际应用,“在我看来,这项技术真正的重要性并不一定在于信息存储,这种新内存应该被视为,它证明了我们能够以原子的精确度来整合世界”。这一新哲学标志着材料领域新时代的到来,“一旦我们开始设计和建造我们自己的纳米材料,而不再局限于大自然的取材,谁又能知道会出现多少种可能呢?”

报道称,量子计算机是另一个层面,与传统数字计算机不同,其信息处理成比特后可以同时以1或者0来代表。奥特认为,量子计算机与原子内存之间无所谓孰优孰劣,因为两者解决的是不同的问题。事实上,“在我们提出的原子内存中,每个比特由唯一原子的位置来代表,每个比特的值可能是1或者0,这从概念上来说还是非常传统的,与传统硬盘的差异并不大”。

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