+33 голоса |
Один атом – один бит. В соответствии с этим принципом дизайна мы хотели бы построить магнитную память в будущем. В настоящее время необходимо нескольких миллионов атомов для стабилизации магнитного бита, чтобы данные на жестком диске хранились в течение нескольких лет. Тем не менее, исследователи из Технологического института г. Карлсруэ (KIT) сделали большой шаг на пути к одноатомному биту. Они зафиксировали один атом на поверхности таким образом, что магнитный момент оставались стабильными в течение десяти минут.
«Часто один атом, закрепленный на подложке, настолько чувствителен, что его магнитная ориентация стабильна только в течение долей микросекунды (200 наносекунд)», – объяснил Вульф Вульфхекель (Wulf Wulfhekel) из KIT. Вместе с коллегами из Халле ему удалось увеличить этот период примерно в миллиард раз – до нескольких минут. «Это не только открывает возможность создания более компактной компьютерной памяти, но также может быть основой для создания квантовых компьютеров», – говорит Вульфхекель. Квантовые компьютеры базируются на квантовых свойствах атомных систем. В теории, по крайней мере, они по производительности могут превышать классические компьютеры во много раз.
В своем эксперименте исследователи поместили один атом гольмия (Но) на платиновую подложку. При температурах, близких к абсолютному нулю, точнее, около 1 градуса Кельвина, они измерили магнитную ориентацию атома с помощью тонкого зонда сканирующего туннельного микроскопа. Магнитный спин изменился только после, примерно, 10 минут. Для эксперимента в КIТ был применен новейший сканирующий туннельный микроскоп. Благодаря особой системе охлаждения в диапазоне температур близких к абсолютному нулю, он практически не испытывает вибраций, что позволяло выполнять длительные измерения.
«Для стабилизации магнитного момента в течение более длительного времени, мы изолировали атом от окружающей среды», – объяснил Артур Эрнст (Arthur Ernst) из Института физики микроструктур Макса Планка. Он выполнил теоретические расчеты для эксперимента. Как правило, электроны подложки и атома взаимодействуют и дестабилизируют спин атома в течение микросекунд или даже быстрее. При использовании гольмия и платины при низких температурах возмущающие взаимодействия исключены благодаря свойствам симметрии квантовой системы. «В принципе, гольмий и платина невидимы друг для друга, насколько это касается рассеяния спина», – сказал Эрнст. Теперь спин гольмия может быть установлен, и информация может быть записана с помощью внешних магнитных полей. Это является необходимым условием для развития компактных запоминающих устройств или квантовых компьютеров.
Сканирующий туннельный микроскоп позволяет видеть одиночные атомы гольмия на поверхности платины
Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365
+33 голоса |