Nauka i życie NEWSY

Nowa pamięć będzie rozwiązaniem wyjściowym dla przyszłych komputerów kwantowych

Elementy pamięci magnetycznej działają inaczej niż dzisiejsze dyski twarde, zaś urządzenia pamięci magnetycznej mogą mieć 100-krotnie większą gęstość upakowania danych niż jakiekolwiek pamięci budowane obecnie. Jednak zbudowanie 12 atomowych modułów dających bit jest kosztowne, a dane mogą być w nich przechowywane jedynie w temperaturach okolicy zera absolutnego i to przez krótki czas.

Naukowcy z IBM Almaden Laboratories, pod kierownictwem prof. Andreasa Heinricha, postanowił przełamać te ograniczenia i stworzyć 12 atomowe moduły pamięci magnetycznych stabilnych, operując na poziomie atomowym.

Opracowanie takiego procesu produkcyjnego stało się konieczne, odkąd fizyka kwantowa określiła, iż pole magnetyczne każdego bitu, przy tworzeniu pamięci na poziomie atomowym, wpływać będzie na pole bitów sąsiednich utrudniając zachowanie nadanych im stanów 0 lub 1.

W zwykłych magnesach magnetyczne spiny atomowe są wyrównane. W miarę miniaturyzacji prowadzi to do niestabilności. W przypadku konstrukcji IBM, badacze postanowili uniknąć tego efektu, umieszczając atomy żelaza w jednej linii, tak aby ich spiny się stabilizowały. Cały moduł został skonstruowany przy użyciu skaningowego mikroskopu tunelowego znajdującego się w laboratorium IBM w Zurichu; dane wprowadzono do pamięci także poprzez mikroskop tunelowy.

Moduły 12 atomowe zachowują stabilność, a wgrywanie i odczytywanie z nich danych przypomina zapis i odczyt z obecnie stosowanych dysków twardych. Według prof. Henricha możliwe byłoby skonstruowanie pamięci nieferromagnetycznej z mniej niż 12 atomów, jednak byłaby ona niestabilna.

Opracowany obecnie proces, według naukowców z IBM, pozwala na stworzenie 150 atomowych modułów pamięci działających w temperaturze pokojowej i o stabilności porównywalnej obecnie stosowanymi typami pamięci nieulotnej.

Do następnych zadań zespołu Heinricha będzie należało skonstruowanie kilkuatomowych modułów pamięci, które mogą wejść w skład przyszłych komputerów kwantowych. (PAP)