Cuộc cách mạng ngành điện toán: Lưu trữ dữ liệu cấp độ nguyên tử

Với công nghệ hiện nay dung lượng bộ nhớ tối đa mà các thiết bị điện toán có thể đạt được vẫn còn hạn chế. Thế nhưng với nghiên cứu mới đã có thể lưu trữ dữ liệu cấp độ nguyên tử.

Cuộc cách mạng lớn ngành điện toán

Mặc dù công nghệ điện toán và bán dẫn đã tiến bộ rất nhiều, nhưng cho tới nay những bit nhớ nhỏ nhất cũng tốn đến hàng ngàn nguyên tử (để tạo thành một transistor). Mới đây một nhà nghiên cứu người Thụy Sỹ vừa công bố một kết quả nghiên cứu có thể thu nhỏ từng bit nhớ tới cấp từng nguyên tử.

0 và 1 là các bit nhớ cơ bản nhất của mọi thiết bị điện toán mà chúng ta đang dùng, từ máy tính cho tới smartphone tablet... Ngày nay, phần lớn chúng được lưu trữ trên các ổ cứng từ (HDD) hoặc ổ thể rắn (Flash, SSD).

Nhưng để lưu trữ được một bit nhớ như thế, các công ty công nghệ vẫn phải cần tối thiểu vài ngàn nguyên tử vật chất. Vì thế, dung lượng bộ nhớ tối đa mà các thiết bị điện toán có thể đạt được vẫn luôn bị hạn chế.

Do vậy, nghiên cứu mới này có thể tạo ra cuộc cách mạng trong công nghệ điện toán, khi giúp thu nhỏ các bit nhớ tới hàng ngàn lần.

Trạng thái từ tính của một nguyên tử có thể dùng để chứa dữ liệu.

Tư duy đúng tạo nên khoảng cách giữa người có mức lương năm là 1 tỷ đồng và 100 triệu đồng: 5 lối tư duy giúp bạn “đánh đâu thắng đó”
Cách tiêu tiền của tỷ phú Warren Buffett
Các nước đang dùng ứng dụng gì để chống lại Covid-19?

Trạng thái từ tính của một nguyên tử có thể dùng để chứa dữ liệu.

Nhà vật lý Fabian Natterer thuộc học viện École Polytechnique Fédérale de Lausanne (Thuỵ Sỹ), mô tả ý nghĩa nghiên cứu của mình trước Hiệp hội Vật lý Mỹ: "Nếu anh có thể làm các bit nhớ nhỏ hơn, anh có thể chứa được nhiều thông tin hơn".

Cụ thể, Natterer và các đồng nghiệp đã tạo ra các bit nhớ siêu nhỏ dựa trên từ tính, bằng cách dùng các nguyên tử holmium (Ho) đặt lên bề mặt magnesium oxide (MgO). Trong đó, hướng từ trường của từng nguyên tử Ho sẽ đóng vai trò như các bit 0 và 1, tuỳ thuộc vào điểm cực bắc của nguyên tử quay lên hay quay xuống.

Đến tận hôm nay tôi mới hiểu, tại sao bạn mình làm sếp còn tôi thì cứ mãi ở vị trí nhân viên
Người tính toán để 14 lần trúng xổ số độc đắc
Tại sao Tần Thủy Hoàng là vị vua duy nhất mặc áo long bào đen?

Bằng cách đo cường đồ dòng điện, các nhà nghiên cứu có thể xác định trạng thái từ tính của nguyên tử holmium.

Bằng cách đo cường đồ dòng điện, các nhà nghiên cứu có thể xác định trạng thái từ tính của nguyên tử holmium.

Nhưng làm sao để "đọc và thay đổi" giá trị các bit nhớ trên? Các nhà nghiên cứu cho biết họ dùng các kính hiển vi quét xuyên hầm (STM). Bằng cách đo cường độ dòng điện chạy qua mạng lưới Ho và MgO, vốn thay đổi tuỳ theo hướng từ tính của Ho, các nhà nghiên cứu có thể xác định được nguyên tử này đang "quay lên" hay "quay xuống". Từ đó họ có thể quy định ra trạng thái 0 hay 1 cho bit nhớ.

Và để đảm bảo cho giá trị điện thế trong nguyên tử Ho được ổn định sau quá trình "ghi/đọc" bằng STM, nhóm nghiên cứu bổ sung thêm các nguyên tử sắt (Fe) đứng bên cạnh các nguyên tử Ho để theo dõi ảnh hưởng từ tính của nguyên tử Ho lên các nguyên tử Fe này.

Hé lộ sự thật về nơi chôn cất Tư Mã Ý: Không thể che giấu dù tìm đủ mọi kế tung hỏa mù
Lí giải tại sao chữ "x" được dùng để ký hiệu ẩn số trong toán học
Phát hiện đột phá tại 'địa ngục' sâu 3.000 km của Trái Đất: Thứ quyết định sự tồn vong chính là đây!

Các nguyên tử sắt được bổ sung để đọc chính xác giá trị các bit nhớ.

Các nguyên tử sắt được bổ sung để đọc chính xác giá trị các bit nhớ.

Nếu bản nghiên cứu này của Natterer và các đồng nghiệp có thể triển khai thành sản phẩm thương mại, nó sẽ tạo ra một cuộc cách mạng cực lớn trong ngành điện toán, khi có thể gia tăng mật độ các bit nhớ lên hàng ngàn lần.

Làm Mới
Bài viết cùng chuyên mục