Przełom w dziedzinie kwantowej pamięci masowej może umożliwić 1000x większą gęstość danych

Naukowcy wykorzystując mechanikę kwantową i pierwiastki ziem rzadkich, opracowali nowe podejście do optycznego przechowywania danych, które może zmienić ilość pamięci, jaką możemy w nim umieścić. Zespół z University of Chicago's Pritzker School of Molecular Engineering i Argonne National Laboratory opublikował swoje odkrycia w Physical Review Research 14 sierpnia.

Wykorzystują oni kryształy tlenku magnezu osadzone w pierwiastkach ziem rzadkich, które wypluwają fotony o określonych długościach fal. Aby przechowywać dane, fotony te mieszają się z defektami kwantowymi - pustymi miejscami w sieci krystalicznej z niesparowanymi elektronami. System ten wykorzystuje multipleksowanie długości fal, aby upakować więcej danych niż zwykłe optyczne pamięci masowe, takie jak płyty CD i DVD, które osiągają limity z powodu dyfrakcji światła.

Defekty kwantowe ulegają prawie nieodwracalnej zmianie stanu spinowego, gdy pochłaniają energię z pobliskich emiterów ziem rzadkich, stabilizując dane do długotrwałego przechowywania. Emitowane przez nie fotony są znacznie mniejsze w porównaniu do fal o długości 500-1000 nanometrów wykorzystywanych w dzisiejszej technologii optycznego przechowywania danych, dzięki czemu możemy osiągnąć gęstość zapisu do 1000 razy większą niż obecne rozwiązania.

Ale nawet z tym dużym krokiem naprzód, wciąż istnieje wiele wyzwań, zanim będzie można go wprowadzić na rynek. Zespół musi określić, jak długo trwają te stany wzbudzone i jak odzyskać dane. Ponadto, technologia musi działać niezawodnie w temperaturze pokojowej, ponieważ wiele systemów kwantowych wymaga super-zimnych warunków bliskich zeru absolutnemu.

"Zrozumienie tego procesu transferu energii w bliskim polu jest ogromnym pierwszym krokiem" - powiedział Swarnabha Chattaraj, badacz postdoc w Argonne National Laboratory. Ten przełom może ostatecznie doprowadzić do powstania optycznych urządzeń pamięci masowej o ultrawysokiej gęstości, ale czeka nas jeszcze wiele prac rozwojowych, zanim będą one gotowe do pracy.