Физики из федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL), расположенной в Швейцарии, опубликовали исследования, в которых доказана возможность уплотнить запись на жёстких дисках или магнитных лентах до размеров одного атома. Это открывает небывалые перспективы перед «классическими» накопителями. Увы, твердотельная память и SSD не могут справиться с тем растущим потоком данных, который необходимо хранить каждый день. По самым скромным оценкам, ежедневный прирост информации приближается к 15 млн гигабайт. Запись информации на уровне одиночного атома стала бы настоящей находкой, с возможностью радикально увеличить плотность размещения информации на магнитных носителях.
Слева изображение со сканирующего туннельного микроскопа (одноатомный гольмиевый магнит), справа вспомогательные атомы кобальта на подложке из оксида магния (EPFL)
Активнее других разработками на направлении одноатомной записи занимаются физики из Лозанны. На базе лабораторий EPFL ведутся фундаментальные исследования, которые подтверждают, что одноатомная запись больше не является фантастикой. Впрочем, до реального использования она тоже далека. Основной проблемой записи на уровне одиночного атома остаётся остаточная намагниченность. Из-за неё остаётся большая вероятность изменения направления магнитного поля атома под воздействием случайного внешнего поля или в случае температурных скачков. Физики доказали, что существуют материалы и состояния, когда магнитное поле одиночных атомов остаётся стабильным. Иначе говоря, данные после записи не теряются.
В ходе эксперимента использовалась подложка из оксида магния, которая абсорбировала в себя пары из атомов гольмия и вспомогательных атомов кобальта. «Битами» выступали атомы гольмия. С помощью наблюдения через сканирующий туннельный микроскоп учёные убедились, что сильное магнитное поле, как и нагрев не привели к потере «информации» — не изменили намагниченность атомов гольмия. Тем самым на практике подтверждена бистабильность одноатомной записи. По мнению учёных, это может стать последним элементом головоломки для дальнейшей коммерциализации одноатомной записи.
Доказательство бистабильности атомов гольмия (EPFL)
Добавим, что эксперимент выявил способность атомов гольмия оставаться стабильными во внешнем магнитном поле силой, превышающей 8 тесла. С нагревом сложнее. Для записи и считывания данных на уровне одного атома необходимо опираться на квантовые механизмы. Это предполагает экстремально низкие температуры. Намагниченность атомов гольмия оставалась стабильной до температуры 35 К, но уже при нагреве до 45 К (–233,15 °C) атомы начинали спонтанно менять намагниченность в соответствии с направлением внешнего магнитного поля. На следующем этапе учёные намерены решить три ключевых вопроса по одноатомной записи: стабильность, запись и сигнально-шумовые характеристики процессов.
