[Eternity]

Исследователи из Школы молекулярной инженерии Чикагского университета разработали метод хранения данных, использующий дефекты кристаллов в качестве единиц и нулей, каждый размером с отдельный атом.



Квантовые методы революционизируют классические вычисления
Это новшество демонстрирует междисциплинарный подход инженерии, применяя квантовые технологии для преобразования классических, неквантовых компьютеров.

Исследование переориентирует технологии, изначально разрабатывавшиеся для дозиметров излучения – устройств, обычно используемых для измерения радиационного облучения – в революционную микроэлектронную память.

По словам первого автора исследования Леонардо Франсы, они объединили физику твёрдого тела, используемую в радиационной дозиметрии, с исследованиями в области квантовой науки, хотя их работа не является чисто квантовой. Этот междисциплинарный подход позволил разработать новую технологию хранения данных для микроэлектроники.

Исследователь добавляет, что их работа создаёт мост между квантовым и оптическим хранением данных, отвечая потребностям как в улучшенных квантовых системах, так и в совершенствовании классической памяти.

Исследование началось в Университете Сан-Паулу в Бразилии, где он изучал дозиметры излучения – устройства, пассивно отслеживающие радиационное облучение работников больниц, синхротронов и других объектов с радиационным излучением.

Эти материалы способны поглощать радиацию и хранить информацию об облучении в течение определённого периода. Леонардо объяснил: когда кристалл поглощает достаточно энергии, он высвобождает электроны, которые затем захватываются дефектами. Эту информацию можно считать, высвобождая электроны и детектируя их оптически.

Осознав потенциал этого метода для хранения данных, Франсы принёс этот неквантовый подход в квантовую лабораторию Чжуна, что привело к междисциплинарному прорыву.

Редкоземельные элементы улучшают хранение данных
Для разработки этой технологии хранения данных команда внедрила редкоземельные элементы, также известные как лантаноиды, в кристалл.



В частности, они использовали празеодим и кристалл оксида иттрия, хотя разработанный ими процесс может применяться к различным материалам, используя гибкие оптические свойства редкоземельных элементов.

Редкоземельные элементы обладают специфическими электронными переходами, позволяющими выбирать точные длины волн лазерного возбуждения для оптического контроля в диапазоне от ультрафиолетового до ближнего инфракрасного излучения.

В отличие от дозиметров, активируемых рентгеновским или гамма-излучением, это устройство хранения данных активируется простым ультрафиолетовым лазером. Лазер возбуждает лантаноиды, заставляя их высвобождать электроны. Эти электроны захватываются дефектами в кристалле оксида, как пустоты, где отсутствует один атом кислорода. Технология использует эти естественные дефекты, встречающиеся как в природных, так и в искусственных кристаллах.

Хотя дефекты кристаллов обычно используются в квантовых исследованиях для получения кубитов, учёные нашли им новое применение. Они научились контролировать, какие дефекты заряжены, а какие нет, обозначая заряженные пустоты как единицы, а незаряженные как нули.

Это новшество превращает кристалл в высокоэффективное устройство хранения данных, превосходящее предыдущие ограничения в классических вычислениях.