Квантовый прорыв в области хранения данных может обеспечить 1000-кратное увеличение плотности данных

Ученые используя квантовую механику и редкоземельные элементы, они разработали новый подход к оптическому хранению данных, который может изменить то, сколько памяти мы можем вместить. Команда из Прицкерской школы молекулярной инженерии Чикагского университета и Аргоннской национальной лаборатории опубликовала свои результаты в Physical Review Research 14 августа.

Они используют кристаллы оксида магния с редкоземельными элементами, которые выплевывают фотоны с определенной длиной волны. Чтобы сохранить данные, эти фотоны перемешиваются с квантовыми дефектами - пустыми местами в кристаллической решетке с неспаренными электронами. Эта система использует мультиплексирование длин волн, чтобы упаковать больше данных, чем обычные оптические накопители, такие как CD и DVD, которые имеют ограничения из-за дифракции света.

Квантовые дефекты претерпевают практически необратимое изменение спинового состояния, когда они впитывают энергию от близлежащих редкоземельных излучателей, стабилизируя данные для долгосрочного хранения. Фотоны, которые они испускают, намного меньше по сравнению с длиной волны 500-1000 нанометров, используемой в современных оптических технологиях хранения данных, поэтому мы можем достичь плотности хранения данных в 1000 раз больше, чем в существующих решениях.

Но даже несмотря на такой большой шаг вперед, существует еще куча проблем, прежде чем эта технология выйдет на рынок. Команде необходимо определить, как долго сохраняются эти возбужденные состояния и как извлекать данные. Кроме того, технология должна надежно работать при комнатной температуре, поскольку многие квантовые системы нуждаются в сверххолодных условиях, близких к абсолютному нулю.

"Понимание этого процесса передачи энергии в ближнем поле - это огромный первый шаг, - говорит Сварнабха Чаттарадж, постдок-исследователь из Аргоннской национальной лаборатории. Этот прорыв может в конечном итоге привести к созданию оптических устройств хранения данных сверхвысокой плотности, но впереди еще много работы по развитию, прежде чем они будут готовы к использованию в реальных условиях.