Magnetické disky mají ještě velké rezervy. Vědci z IBM uložili bit do jediného atomu

5
Tým z IBM (centrum Almaden), který dokázal magneticky uložit a číst data na úrovni jediného atomu

Magnetická technologie záznamu dat v pevných discích není zrovna „trendy“ a „cool“, jelikož ji výkonnostně mnohonásobně předčily disky SSD na bázi pamětí NAND Flash. Pro ekonomické uchovávání dat ji ale budeme nadále potřebovat a tak je dobře, že se stále vyvíjí. Také u magnetických ploten je zvětšování kapacity závislé na postupném zmenšování prostoru, který na disku potřebuje sektor či potažmo jeden bit záznamu. Jak ukazuje potřeba technik jako je SMR a HAMR (laserové nahřívání povrchu před zápisem), zahušťování záznamových stop ani zde není nic snadného.

Nicméně experimentální výzkum ukazuje, že magnetický záznam ještě není u konce s dechem a naopak má docela velké rezervy. V extrémním případě se totiž dá na tomto principu uložit informace i jen do jediného atomu. Přesně to se totiž v laboratoři podařilo výzkumníkům firmy IBM (tedy paradoxně firmy, která výrobu HDD opustila už před 15 lety – svou divizi prodala Hitachi). Tito vědci každopádně magneticky naprogramovali jediný atom, a poté byli schopni informaci opět úspěšně přečíst.

Pro funkční magnetický záznam bitu stačí i jediný atom

Záznam byl uložen v atomu holmia, což je prvek s největším magnetickým momentem. Tento atom se zase nacházel na povrchu z molekul oxidu hořečnatého (MgO). Tento podklad pomáhá stabilizovat magnetické pole atomu holmia i v přítomnosti dalších magnetických polí. Zmagnetizování bylo provedeno proudem pomocí hrotu řádkovacího tunelového mikroskopu a samotný záznam kóduje nulu nebo jedničku různou orientací magnetických pólů, přepis na opačnou hodnotu se provede aplikací proudu, aby se orientace pólů překlopila. Čtení tedy spočívalo v změření této orientace.

Atom holmia na výstupu z řádkovacího tunelového mikroskopu (Zdroj: Engadget, IBM Research)
Atom holmia na výstupu z řádkovacího tunelového mikroskopu (Zdroj: Engadget, IBM Research)

Atomy holmia při tomto experimentu podržely magnetický „záznam“ po mnoho hodin s vysokou stabilitou. Jednotlivé záznamové atomy jsou prý spolehlivé, i pokud jsou od sebe vzdálené pouhý 1 nm, takže teoreticky je dosažitelná hustota záznamu skutečně obrovská. Podle IBM experiment dokazuje, že ukládání dat s granularitou na jediný atom je v nějaké podobě skutečně proveditelné. Nepočítá se však s tím, že se takovéto „atomové úložiště“ bude skutečně vyrábět, cílem bylo jen najít limity. Je jasné, že v praxi by asi byla dána přednost menší hustotě výměnou za robustnější spolehlivost. Experimentální záznam do jednoho atomu totiž funguje v hodně extrémních podmínkách.

Aparatura byla chlazena na nízké teploty kapalným héliem a navíc bylo v okolí udržováno vakuum, aby systém nebyl narušen cizími molekulami ze vzduchu. V normálních podmínkách a při vystavení živlům by záznam stabilní zřejmě nebyl. Na základě podobných výzkumů by ale mohly vzniknout realističtější aplikace, kdy by sice nosičem bitů nebyly jen jednotlivé atomy, ale stále by byla hustota podstatně vyšší než dnes. V současnosti na jeden bit záznamu připadají stovky tisíc atomů, takže zřejmě máme prostor pro zlepšení minimálně o pár řádů.

Magnetické disky mají ještě velké rezervy. Vědci z IBM uložili bit do jediného atomu

Ohodnoťte tento článek!

5 KOMENTÁŘE

  1. Co ovšem se záznamem v jediném atomu udělá průlet jediné částice kosmického záření (a že jich kolem nás létá požehnaně!), o tom se nepíše. Tohle zřejmě budou ty dlouho prorokované meze: Ne, že bychom nedokázali vyrobit tak malé prvky, ale díky záření – kosmickému, i jinému – bude daný prvek nespolehlivý.
    Nechme se však překvapit, už mnohé, zdánlivě nepřekonatelné, meze padly…