'Nhồi nhét' hàng terabyte dữ liệu vào bộ nhớ có kích thước milimet

Theo Techspot, các nhà khoa học đã thành công trong việc lưu trữ terabyte dữ liệu kỹ thuật số trong một khối tinh thể bộ nhớ có kích thước chỉ 1 milimet. Phương pháp này dựa vào việc khai thác các khiếm khuyết nguyên tử đơn lẻ trong tinh thể để biểu diễn dữ liệu nhị phân 1 và 0.

ẢNH: TECHSPOT

Việc lưu trữ dữ liệu truyền thống phụ thuộc vào các hệ thống chuyển đổi giữa trạng thái "bật" và "tắt", tuy nhiên kích thước vật lý của các thành phần lưu trữ đã hạn chế khả năng đóng gói thông tin.

Nhóm nghiên cứu tại Trường Kỹ thuật Phân tử Pritzker (PME) thuộc Đại học Chicago đã phát triển một phương pháp mới cho phép vượt qua những giới hạn này. Họ đã chứng minh rằng các nguyên tử thiếu trong cấu trúc tinh thể có thể được sử dụng để lưu trữ một lượng lớn dữ liệu trong không gian rất nhỏ. Leonardo França, một trong những nhà nghiên cứu, cho biết: "Chúng tôi đã tìm ra cách tích hợp vật lý trạng thái rắn vào phép đo liều bức xạ, mặc dù công trình của chúng tôi không hoàn toàn là lượng tử".

Được công bố trên tạp chí Nanophotonics, nghiên cứu khám phá cách các khiếm khuyết tinh thể ở quy mô nguyên tử có thể hoạt động như các ô nhớ riêng lẻ, kết hợp các phương pháp lượng tử với các nguyên tắc tính toán cổ điển.

Phương pháp mở đường cho bộ nhớ dung lượng cực lớn

Dưới sự chỉ đạo của trợ lý giáo sư Tian Zhong, nhóm nghiên cứu đã phát triển phương pháp lưu trữ này bằng cách đưa các ion đất hiếm vào tinh thể. Họ đã kết hợp ion praseodymium vào tinh thể oxit yttrium, đồng thời cho rằng phương pháp này có thể mở rộng sang các vật liệu khác nhờ vào các đặc tính quang học đa dạng của các nguyên tố đất hiếm.

Hệ thống bộ nhớ được kích hoạt bằng một tia laser cực tím, kích thích các ion đất hiếm giải phóng electron. Các electron này sau đó bị mắc kẹt trong các khuyết tật tự nhiên của tinh thể. Bằng cách kiểm soát trạng thái tích điện của các khoảng trống này, nhóm nghiên cứu đã tạo ra một hệ nhị phân, trong đó một khuyết tật tích điện biểu thị "1" và một khuyết tật không tích điện biểu thị "0".

Mặc dù các khiếm khuyết tinh thể đã được nghiên cứu trong lĩnh vực máy tính lượng tử, nhóm PME của Đại học Chicago đã tiến xa hơn khi khám phá cách tận dụng chúng cho các ứng dụng bộ nhớ cổ điển. Các nhà nghiên cứu tin rằng phát hiện này có thể định nghĩa lại giới hạn lưu trữ dữ liệu, mở ra cơ hội cho các giải pháp lưu trữ siêu nhỏ gọn và dung lượng cao trong máy tính tương lai.