Оптическое хранилище: квантовые исследования дают отсрочку «сверхвысокой плотности»

Ученые утверждают, что открыли путь к новому виду «эффективного оптического хранилища памяти сверхвысокой плотности». Недавно опубликованная статья, написанная исследователями из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США (DOE) и Школы молекулярной инженерии имени Притцкера Чикагского университета (PME), говорит, что прорыв в области оптической памяти задействовал классическую физику и квантовое моделирование. В частности, исследователи надеются возродить удачу оптического хранилища с помощью смеси редкоземельных элементов и квантовых дефектов.

Чтобы решить проблему нехватки хранения данных, исследователи постоянно ищут более быстрые, высокоплотные, более эффективные и более доступные способы хранения постоянно растущего потока цифровой информации. Оптическое хранилище было популярным и широко распространенным решением, даже став стандартом в ноутбуках, где пространство устройства серьезно ограничено. Однако теперь только люди определенного возраста помнят священный ритуал записи DVD.

В своей исследовательской работе ученые выделяют «новый тип памяти, в котором оптические данные переносятся из редкоземельного элемента, встроенного в твердый материал, в близлежащий квантовый дефект». Дифракционный предел света ограничивал большинство прежних оптических методов хранения. Однако новая работа увеличивает плотность хранения битов оптических носителей за счет мультиплексирования длин волн и квантовых переходов спиновых состояний.

Исследователи из Аргоннского университета и Чикагского университета объединили классическую физику с квантовым моделированием, чтобы показать, как редкоземельные элементы (красные точки) и дефекты (синие точки) в твердых телах могут взаимодействовать для хранения оптически закодированных классических данных. / Изображение: Чикагский университет

Вы, возможно, уже имеете хорошее представление о том, как исследователи увеличивают емкость памяти здесь. Тем не менее, приведенная выше диаграмма, возможно, прояснит ситуацию — насколько это касается редкоземельных металлов и квантовой физики. На диаграмме изображен световой луч, ударяющийся о поверхность оптической памяти, наполненную редкоземельными элементами марганцем, висмутом и теллуром (красные точки). Вы также можете увидеть квантовые дефекты в выделенных носителях (синие точки). Возбужденные атомы вблизи квантовых дефектов могут менять свои спиновые состояния для записи данных, а редкоземельные металлы способствуют появлению крошечных длин волн света.

Исследователи признают, что некоторые основные вопросы остаются без ответа и должны быть решены, чтобы двигаться вперед. Например, для разработки этой оптической памяти следующего поколения будет важно проверить, как долго возбужденные состояния сохраняются в новом материале. Тем не менее, ученые утверждают, что это «огромный первый шаг».

Хотя ученые из Аргонна/Чикаго кажутся невероятно оптимистичными относительно своих квантовых исследований оптических накопителей и увеличения емкости, которое они могут обеспечить, мы не увидели никаких оценок емкости оптических дисков следующего поколения в материалах, которые мы рассматривали. Было бы поучительно, если бы исследователи, например, расхваливали 2X, 10X и 1000X известных емкостей ODD. В качестве альтернативы приветствовались бы оценки емкости в байтах для 120-миллиметрового оптического диска следующего поколения. На данный момент все, что мы получаем, — это хвастовство «оптической памятью сверхвысокой плотности».

Источник: Tomshardware.com