Atomární paměť. Kredit: Ottelab / TUDelft.

Jak malá může být počítačová paměť? V dnešní době vytvoříme miliardu gigabajtů nových dat denně. A jak se zdá, zpomalovat se asi nebude. Abychom ale takovou strašlivou spoustu dat uložili, musíme být doopravdy hodně úsporní. Badatelé v současnosti pracují hned na několika technologiích, které ukládají data s dříve nevídanou hustotou. Některé z nich využívají takřka magické vlastnosti DNA, jiné zase spoléhají na méně biologická řešení.

Sander Otte. Kredit: Kavli Institute of Nanoscience.

Tým Kavliho institutu nanověd nizozemské Univerzity v Delftu se teď dostal na fyzikální hranice, kterou už není možné jednoduše překonat. Když už, tak ji bude nutné nějak rafinovaně obejít. Vědcům z Delftu se totiž podařilo zapsat 1 kilobajt (kilobyte, čili 8 tisíc bitů) tak, že každý bit informace je reprezentován jediným atomem chlóru.

Šéf výzkumu Sander Otte neskrývá nadšení a podotýká, že čistě teoreticky by tímto způsobem bylo možné zapsat veškeré knihy, které kdy lidé napsali, na jedinou poštovní známku. Řečí čísel, Otte a spol. dosáhli hustoty zápisu 500 terabitů na čtvereční palec (500 Tbpsi). To je 500 krát vyšší hustota, nežli mají dnešní nejlepší harddisky na trhu. Výzkum Ottova týmu v těchto dnech publikoval časopis Nature Nanotechnology.

Schéma řádkovacího tunelového mikroskopu. Kredit: Michael Schmid / Wikimedia Commons.

Tým z Delftu použil řádkovací tunelový mikroskop (STM), který pomocí vodivé sondy s extrémně ostrým hrotem sleduje jeden atom zkoumaného povrchu za druhým. Vědci s pomocí tohoto mikroskopu mohli posunovat jednotlivé atomy. Každý bit informace atomární paměti vytvořili z atomu chlóru, který se může pohybovat mezi dvěma pozicemi na povrchu tvořeném atomy mědi. Pokud je atom chlóru v horní pozici, tak to znamená jedničku a pokud je v dolní, tak má dotyčný bit hodnotu nula. Okolí je přitom vyplněné dalšími atomy chlóru, takže atomy chlóru představující jednotlivé bity informace pěkně zůstávají na svých místech.

Značky bloků atomární paměti. Kredit: Ottelab / TUDelft.

Badatelé uspořádali paměť do blocích po 8 bajtech (64 bitech). Každý blok paměti má svou značku, která připomíná atomární QR kód. Tyto značky nesou informaci o přesné pozici bloku v rámci celé paměti, a také mohou informovat o tom, že blok paměti je nějakým způsobem poškozen. Díky tomuto uspořádání může být takováto atomární paměť vytvořena ve velkém rozsahu.

Technologie atomární paměti nabízí zajímavé možnosti, pokud jde o stabilitu a možnost výroby rozsáhlých pamětí. Na praktické aplikace si ale ještě budeme muset počkat. Otto přiznává, že ve své současné podobě může taková atomární paměť pracovat pouze ve velmi čistém vakuu, při teplotě kapalného dusíku, tedy téměř mínus 200 °C. To je pochopitelně problém, Otto ale věří, že díky jejich výzkumu jsou podobné atomární paměti o pořádný kus blíž.

Video:  Atomic scale data storage


Literatura
TU Delft 18. 7. 2016, Nature Nanotechnology online 18. 7. 2016.