Investigadores estadounidenses han desarrollado una forma de almacenar y leer datos de átomos individuales incrustados en diminutos cristales de unos pocos milímetros.
La ampliación de esta tecnología podría allanar pronto el camino para superdenso sistemas de almacenamiento de datos La empresa ha desarrollado una gama de dispositivos de almacenamiento capaces de albergar petabytes de información en una sola unidad. Por ejemplo, 1 petabyte equivale a unas 5.000 películas 4K.
Codificación de datos en forma de unos y ceros ha estado muy extendida desde el principio del desarrollo de la tecnología informática. Sin embargo, mientras que antes se utilizaban para este fin soportes con tubos electrónicos, diminutos transistores electrónicos y discos compactos, cuyas depresiones superficiales representaban unos y zonas lisas — ceros, los científicos recurren ahora a las tecnologías de la física cuántica.
En el nuevo desarrollo, los investigadores utilizaron un electrón atrapado por un defecto en el cristal, que representa una unidad, mientras que la ausencia de un electrón — representa ceroAsí, los científicos han combinado la física del estado sólido con las tecnologías de almacenamiento de datos a nivel cuántico.
La eficacia de la tecnología se garantiza emitiendo un láser con cierta cantidad de energía, que lleva al electrón a un estado excitado. En ese momento, el dispositivo de lectura registra la presencia de luz. La ausencia de luz indica la ausencia de un electrón capturado. Este método sólo funciona eficazmente si el cristal presenta los defectos adecuados, como una vacante de oxígeno e impurezas extrañas que convierten el cristal en un semiconductor.
«Estos defectos proporcionan un rendimiento muy bueno Una de ellas es la capacidad de almacenar una carga», — explica el autor principal del estudio, Investigador en Física de la Universidad de Chicago Leonardo France.
Los investigadores utilizaron iones metálicos de tierras raras como aditivos de aleación al material para cambiar sus propiedades. La clave era excitar el electrón con un ion metálico de tierras raras para retenerlo.
«Tenemos que proporcionar suficiente energía para liberar el electrón del ion de tierras raras, y un defecto — un defecto cercano — reaccionará a esto. Así que se captura el electrón con su propio campo eléctrico. Eso forma parte del registro», — señala Leonardo Fransa.
Después de eso, comienza lectura de datos. Según Frans, es necesario utilizar una fuente de luz diferente para liberar el electrón del defecto, lo que provoca una redistribución de las cargas y garantiza la emisión de luz.
Qué retos quedan en el camino hacia la creación de dispositivos de almacenamiento avanzados
Uno de los principales problemas de la tecnología presentada es que los datos se borran al leer la información. Según Leonardo França, una solución parcial al problema es reducir la cantidad de luz, lo que ayuda a limitar la pérdida de datos.
Según él, la información desaparecería con el tiempo, igual que desaparecen los datos almacenados en cintas durante 10-30 años.
Los investigadores utilizaron el elemento de tierras raras praseodimio y cristal de óxido de itrio. Sin embargo, también podrían haber utilizado otros cristales de elementos de tierras raras con otras impurezas no aleantes. La ventaja de los elementos de tierras raras es que tienen longitudes de onda conocidas de antemano, lo que permite excitar electrones con láseres tradicionales.
El objetivo principal de los científicos era utilizar átomos individuales incrustados en cristales, pero sigue sin conseguirse. Según Leonardo France, los desarrolladores van por buen camino.
El artículo se publicó en la revista Nanophotonics
Fuente: LiveScience
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