Помнить все

Идеальная память, использующая один атом вещества для хранения одного бита информации. пока далека от комерческой стадии, но работы идут вовсю.

Идеальная память для человека - недостижимая мечта. Для машины - мечта столь же высокая, но - частично уже реализованная. Конечно, идеальная не в плане надёжности - ничто в этом мире не избавлено от разрушающего дыхания времени. Но в плане вместимости: здесь идеал - один атом носителя на один бит информации. Теоретически обоснованная ещё в 1959 году Ричардом Фейнманом, такая память на самом деле использует для хранения бита не один, а несколько атомов - ибо нужно сохранять некоторое расстояние между носителями информации. Но даже в случае, если на один бит будет отдаваться кубик объёмом 5х5х5=125 атомов, потенциал идеального носителя выглядит фантастически. По прикидкам того же Фейнмана, используя его, всю информацию, накопленную человечеством в печатном виде со времён Библии Гутенберга, можно было бы уместить в кубе с гранями по 0.1 мм.

На пути к созданию идеального (впрочем, может быть точнее - абсолютного) носителя информации - масса препонов чисто технологического характера. И самое сложное - создание механизма, с помощью которого можно было бы эффективно манипулировать отдельными атомами. До сих пор это делали с помощью сканирующих туннельных микроскопов. Но, понятное дело, для построения быстродействующей памяти такой способ не годится. Нужно, во-первых, нечто менее дорогое, во-вторых более высокопроизводительное, а в-третьих - точное, т.к. тепловое движение атомов в головке микроскопа мешает точным манипуляциям с веществом на атомарном уровне. И дорожка постепенно топчется: в эти дни популярной прессы достиг отчёт о работе американских и швейцарских исследователей (University of Wisconsin at Madison, University of Basel in Switzerland, см. официальную страничку проекта), предложивших для решения сразу множества проблем атомарной памяти один оргинальный механизм.

Суть идеи - использование самосборной наноконструкции, способной самостоятельно формировать поверхность, почти пригодную для записи и чтения информации. Основа - кремниевая пластинка с небольшой примесью золотых атомов: благодаря такой смеси, на поверхности пластины образуется правильный "полосатый" узор - параллельные дорожки кремния (шириной в пять атомов), с расположенными на них избыточными атомами. Такая подложка требует для своего использования в качестве информационного носителя лишь ещё одной подготовительной операции - осаждения дополнительных кремниевых атомов. После этого пластина выглядит очень похоже на обычный CD: на ней, на расстоянии в 1.5 нанометра друг от друга, располагаются атомы кремния. Но, вместо того, чтобы перемещать эти атомы, сталкиваясь с трудностями по позиционированию рабочей головки, исследователи предложили просто удалять некоторые из них - обозначая таким образом "0": благодаря строгой структуре размещения (см. фото), "единичка" может обозначаться атомом, стоящим на своём месте.

Сами авторы сравнивают свою разработку с молекулой ДНК - в которой на один бит отдаётся 32 атома: в новой атомарной памяти на бит приходится 20 атомов вещества. Конечно, пока это всё лишь прототип - и скорости записи и чтения слишком малы, но решение этой проблемы тоже есть: исследователи предлагают использовать микроэлектромеханические (MEMS) системы, работающие в параллель - чтобы можно было записывать и сканировать одновременно множество дорожек. Как показывают прикидки, такой подход позволит обеспечить скорости переноса информации, сопоставимые с обеспечиваемыми нынешними накопителями на жёстких магнитных дисках. Другой вопрос, конечно, хватит ли таких скоростей для новой памяти: ведь если коммерчески доступные технологии магнитных носителей сегодня предоставляют плотности хранения информации примерно в 20 миллиардов бит на квадратный дюйм, то предложенная атомарная память даёт 250 триллионов бит на квадратный дюйм поверхности. Впрочем, время ещё есть: как считают исследователи, пройдёт пара десятилетий, прежде чем инженеры решат все сопутствующие проблемы и атомарная память доберётся до прилавков.

Обсудите материал в форуме