Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Udało się manipulować dwoma bitami w pojedynczym atomie

Recommended Posts

Naukowcy z Uniwersytetu Technologicznego w Delft wykazali, że możliwe jest niezależne manipulowanie dwoma rodzajami magnetyzmu w atomach. Magnetyzm w atomach powstaje w wyniku orbitalnego oraz obrotowego ruchu elektronów. W tym pierwszym przypadku mowa jest o ruchu elektronu wokół jądra. Ruch obrotowy zaś to ruch elektronu wokół własnej osi. Jako, że każdy z tych rodzajów ruchu może odbywać się zgodnie z ruchem wskazówek zegara lub w stronę przeciwną, zatem może reprezentować 0 lub 1. Teoretycznie więc w atomie możemy zapisać 2 bity danych.

"W praktyce jednak jest to niezwykle trudne, gdyż jeśli zmienimy kierunek ruchu orbitalnego, niemal zawsze zmieni się kierunek ruchu obrotowego i vice versa", mówi główny autor najnowszych badań, Sander Otte.

Holendrzy, we współpracy z Hiszpanami i Chilijczykami dowiedli, że można odwrócić kierunek ruchu orbitalnego elektronu bez zmiany jego ruchu obrotowego. Osiągnęli to dzięki wykorzystaniu efektu Einsteina-de Haasa. Zgodnie z nim odwrócenie kierunku ruchu orbitalnego można skompensować przez niemierzalnie mały obrót środowiska. W tym przypadku był to kawałek metalu, którego część stanowi atom.

Naukowcy wykorzystali skaningowy mikroskop tunelowy, którego próbnik może manipulować pojedynczymi atomami. Zwykle atom ma kontakt z wieloma sąsiadującymi atomami, co zaburza jego magnetyzm. Otte i jego zespół odseparowali spin od ruchu orbitalnego atomu żelaza umieszczając go na pojedynczym niemagnetycznym atomie azotu. Dzięki temu mogli manipulować ruchem orbitalnym bez wpływania na spin elektronu.

Możliwość przechowywania bitów w pojedynczym atomie zwiększyłaby tysiące razy pojemność obecnych układów pamięci. Do tego jeszcze bardzo długa droga. Otte mówi, że w tej chwili głównym osiągnięciem, z którego naukowcy się bardzo cieszą, jest możliwość kontrolowania pojedynczych atomów oraz elektronów krążących wokół nich.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Jeśli atom trzeba odseparować a środowisko "niezauważalnie obrócić" to znaczy że te 2 bity nie zostały zapisane w atomie, lecz w środowisku. Inaczej mówiąc do ich zapisania nie wystarczy sam atom tylko atom wraz ze środowiskiem. A to żaden postęp.

  • Upvote (+1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites

Niekoniecznie żaden postęp... teraz wystarczy zmanipulować kolejny atom w tym samym środowisku i już będą 4 bity w jednym środowisku. 

Pozostaje tylko kwestia sprawności tj. ilości atomów możliwych do użycia w danym środowisku.

Share this post


Link to post
Share on other sites

A może to być ślepy zaułek, tak jak z formatem Blue Ray. Czy jak się to pisze, dla mnie nie warto nawet nazwy pamiętać...

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      W laboratorium IBM-a w Zurichu zaprezentowano rekordowo pojemny napęd taśmowy. Pojedynczy kartridż pozwala na przechowanie aż... 580 terabajtów danych. To aż 29-krotnie więcej niż oferowany obecnie przez IBM-a kartridż o pojemności 20 TB. Błękitny Gigant jest tutaj rynkowym liderem. Najnowszy standard przemysłowy LTO-Ultrium (Linear Tape-Open, version 9) mówi o kartridżach o pojemności 18 TB.
      Mark Lantz, menedżer CloudFPGA odpowiedzialny w IBM Zurich za technologie taśmowe mówi, że w ostatnich latach taśmy magnetyczne przeżywają swój renesans. Ma to związek z jednej strony z wykładniczym wzrostem ilości wytwarzanych danych, które trzeba gdzieś archiwizować oraz z jednoczesnym spowolnieniem przyrostu gęstości zapisu na dyskach twardych. Jak zauważa Lantz, w ciągu ostatnich kilkunastu lat składane roczne tempo wzrostu gęstości zapisu na HDD spadło do poniżej 8%. Jednocześnie świat produkuje coraz więcej danych. Roczny wzrost wytwarzania informacji wynosi aż 61%. Eksperci mówią, że do roku 2025 wytworzymy 175 zetabajtów danych.
      Jako, że gęstość zapisu HDD niemal stanęła w miejscu, dramatycznie wzrosła cena każdego gigabajta dysnku twardego. Już w tej chwili 1 bit HDD jest czterokrotnie droższy niż 1 bit taśmy magnetycznej. Ta wielka nierównowaga pojawiła się w bardzo niekorzystnym momencie, gdy ilość wytwarzanych danych zaczęła gwałtownie rosnąć. Centra bazodanowe mają coraz większy problem. Na szczęście zdecydowana większość danych to informacje, które są rzadko potrzebne. To zaś oznacza, że w ich przypadku szybkość odczytu danych nie jest rzeczą zbyt istotną. Mogą być więc przechowywane na taśmach magnetycznych.
      Taśmy mają wiele zalet w porównaniu z dyskami twardymi. Są bardziej odporne na ataki cyberprzestępców, do działania potrzebują mniej energii, są trwałe i znacznie tańsze w przeliczeniu na gigabajt. Zalety te spowodowały, że – jak ocenia IBM – już 345 000 eksabajtów danych przechowywanych jest właśnie na taśmach.
      Najnowszy napęd taśmowy to wynik 15-letniej współpracy IBM-a i Fujifilm. Od roku 2006 firmy pobiły sześć kolejnych rekordów dotyczących napędów taśmowych. Ostatnie osiągnięcie było możliwe dzięki udoskonaleniu samej taśmy, głowicy odczytującej oraz serwomechanizmu odpowiadającego za precyzję pozycjonowania głowicy. Firma Fujifilm odeszła tutaj od przemysłowego standardu jakim jest ferryt baru i pokryła taśmę mniejszymi cząstkami ferrytu strontu. Inżynierowie IBM-a, mając do dyspozycji nową taśmę, opracowali nową technologię głowicy odczytująco-zapisującej, która współpracuje z tak gładką taśmą.
      O tym jak wielkie postępy zostały dokonane w ciągu kilkunastoletniej współpracy Fujifilm i IBM-a najlepiej świadczą liczby. W roku 2006 obie firmy zaprezentowały taśmę pozwalającą na zapisanie 6,67 miliarda bitów na calu kwadratowym. Najnowsza taśma pozwala na zapis 317 miliardów bitów na cal. Kartridż z roku 2006 miał pojemność 8 TB, obecnie jest to 580 TB. Szerokość ścieżki zapisu wynosiła przed 14 laty 1,5 mikrometra (1500 nanometrów), teraz to zaledwie 56,2 nanometra. Liniowa gęstość zapisu w roku 2006 sięgała 400 000 bitów na cal taśmy. Na najnowszej taśmie na każdym calu można zapisać 702 000 bitów. Zmniejszyła się też – z 6,1 mikrometra do 4,3 mikrometra – grubość taśmy, wzrosła za to jej długość. W pojedynczym kartridżu mieści się obecnie 1255 metrów taśmy, a przed 14 laty było to 890 metrów.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Stany spinów splątanych atomów erbu znajdujących się w krysztale mogą być indywidualnie kontrolowane i odczytywane, donosi na łamach Science Jeff Thompson i jego koledzy z Princeton University. Naukowcom udało się dokonać pomiarów indywidualnych jonów znajdujących się w bardzo bliskiej odległości. Opracowana przez nich technika może pozwolić na stworzenie nowych urządzeń kwantowych, które zostaną zintegrowane w sieciach telekomunikacyjnych.
      Niektóre zanieczyszczenia o skali atomowej występujące w kryształach mają spiny, które są w stanie przetrwać przez długi czas, dzięki czemu mogą pełnić rolę kubitów służąc do przechowywania informacji. Gdy zanieczyszczenia te występują wystarczająco blisko siebie, to ich spiny ulegają splątaniu. Splątanie to można zaś wykorzystać do stworzenia bramek logicznych kwantowych komputerów.
      Problem jednak w tym, że odległość potrzebna do wystąpienia splątania jest zwykle znacznie poniżej limitu dyfrakcji światła widzialnego. To zaś oznacza, że lasery wykorzystywane do kontroli i odczytywania spinów nie są w stanie odróżnić spinów indywidualnych zanieczyszczeń.
      Jedną z obiecujących metod obejścia problemu jest wykorzystanie w roli zanieczyszczeń jonów erbu. Zachowują one spin przez długi czas i wchodzą w interakcje ze światłem o długości fali używanej w telekomunikacji. Najważniejsze jednak, że każdy z jonów erbu w krysztale doświadcza losowego statycznego przesunięcia energii przejścia optycznego. To zaś oznacza, że nawet jeśli grupa jonów erbu jest tak blisko siebie, że nie możemy odróżnić poszczególnych jonów, to ich spiny można kontrolować i odczytywać za pomocą różnych długości fali, które absorbują i emitują po oświetleniu laserem.
      Thompson i jego grupa wzbogacili kryształ ortokrzemianiu itru jonami erbu. Całość umieścili w krzemowej fotonicznej wnęce optycznej, która wzmacniała emisję światła z jonów i tym samym ułatwiała odczytanie ich spinów. Z setek jonów erbu w próbce uczeni wybrali sześć znajdujących się blisko siebie i dobrali długości fali lasera tak, by odpowiadały każdemu z jonów. W ten sposób byli w stanie łatwo kontrolować i odczytywać stany spinowe indywidualnych jonów.
      Amerykanie mają nadzieję, że ich technikę uda się skalować i dostosować do jonów wielu innych pierwiastków. Największą zaletą ich metody jest możliwość łatwej jej integracji z istniejącą infrastrukturą telekomunikacyjną. Technologia taka może już w najbliższej przyszłości posłużyć do tworzenia bezpiecznych sieci telekomunikacyjnych i znaleźć zastosowanie w komputerach kwantowych.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Splątanie kwantowe to fascynujące zjawisko leżące u podstaw tworzonych właśnie systemów do kwantowej komunikacji, kwantowych obliczeń czy kwantowych czujników środowiskowych. Stan splątany dwóch cząstek oznacza, że mierząc jedną z cząstek możemy poznać właściwości drugiej, mimo że są one od siebie znacznie oddalone i nie ma między nimi kontaktu.
      Naukowcy z Uniwersytetu w Kopenhadze splątali właśnie mechaniczny oscylator ze spinem grupy atomów. Ich osiągnięcie kładzie podwaliny pod osiągnięcie stanu splątanego odmiennych systemów, co z kolei może posłużyć m.in. do budowy komputerów kwantowych.
      Przed około dekadą zaproponowaliśmy teoretyczny sposób na splątanie mechanicznego oscylatora z oscylatorem spinowym za pomocą fotonów. Wykorzystaliśmy przy tym zasadę, która została później nazwana „wolnymi podprzestrzeniami mechaniki kwantowej” lub „trajektoriami bez kwantowych nieoznaczoności". W naszym najnowszym artykule donosimy o eksperymentalnym zaimplementowaniu naszej teorii, mówi profesor Eugene S. Polzik, który stał na czele grupy badawczej.
      W celu uzyskania splątania pomiędzy systemem mechanicznym a spinowym Polzik i jego zespół wykorzystali fakt, że w stanie wzbudzonym dochodzi do redukcji energii spinowego oscylatora, co można postrzegać jako posiadanie przezeń jako posiadanie „ujemnej masy”.
      Splątanie pomiędzy systemem mechanicznym a spinowym uzyskujemy poprzez wysłanie światła pomiędzy oboma systemami: mechanicznym oscylatorem o masie dodatniej i spinowym oscylatorem o efektywnej masie ujemnej. Wykonanie pomiaru tego światła wprowadza oba systemy w stan splątany. Kolejne powtarzalne pomiary potwierdzają splątanie pokazując, że kwantowe fluktuacje w obu systemach są silnie ze sobą skorelowane, mówi Polzik.
      Eksperyment może też wskazywać, iż możliwe jest poradzenie sobie z zasadą nieoznaczoności Heisenberga. Jak mówi profesor Polzik, wykorzystanie „masy ujemnej” może bowiem pozwolić na osiągnięcie nieograniczonej dokładności pomiaru.
      Zespół Polzika przygotowuje teraz eksperyment, którego celem będzie wykazanie potencjalnej przydatności opisanych powyżej badań do udoskonalenia wykrywaczy fal grawitacyjnych LIGO i VIRGO.
      Szczegóły badań zostały opublikowane w artykule Entanglement between distant macroscopic mechanical and spin systems

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Podczas niedawnej konferencji Ignite 2020 Microsoft ogłosił rozpoczęciu Project HSD (Holographic Storage Device). Biorą nim udział specjaliści z laboratorium sztucznej inteligencji w Cambridge oraz inżynierowie z chmury Azure. Celem projektu jest stworzenie holograficznego systemu przechowywania informacji na potrzeby chmur.
      Zapotrzebowanie na długoterminowe przechowywanie danych w chmurach sięgnęło niespotykanego poziomu i rośnie w zetabajtach. Istniejące obecnie technologie nie pozwalają na ekonomiczne długotrwałe przechowywanie danych. Operowanie danymi w skali chmur obliczeniowych wymaga przemyślenia samych podstaw budowy wielkoskalowych systemów przechowywania informacji oraz technologii, z których są one tworzone, stwierdzili przedstawiciele Microsoftu.
      Firmowi eksperci zauważają, że obecnie używane technologie nie rozwijają się w dostatecznie szybkim tempie, by zaspokoić zapotrzebowanie. Ponadto mają problemy z wiarygodnością i stabilnością spowodowane albo obecnością mechanicznych podzespołów albo degradującymi się z czasem komórkami pamięci.
      Dlatego też w 2017 roku Microsoft rozpoczął Project Silica, w ramach którego pracuje nad holograficznym zapisem danych w szkle. Holograficzny zapis danych nie jest ograniczony do dwuwymiarowej powierzchni, pozwala wykorzystać całość nośnika.
      Hologram zajmuje niewielką część kryształu. W jednym krysztale można zaś zapisać wiele hologramów, wyjaśniają przedstawiciele koncernu z Redmond. Najnowsze osiągnięcia z dziedziny sztucznej inteligencji czy optyki pozwalają na znaczne udoskonalenie tego, co robiono dotychczas w ramach Project Silica, na którym bazuje Project HDS. Na razie, jak informuje dział Microsoft Research, udało się niemal dwukrotnie zwiększyć gęstość zapisu w hologramach. W najbliższych miesiącach powinniśmy zaś zobaczyć poprawioną kompresję i szybsze czasy dostępu.
      Przed niemal rokiem informowaliśmy, że w ramach Project Silica Microsoft stworzył prototypowy system do przechowywania informacji w szkle. We współpracy z firmą Warner Bros. koncern zapisał oryginalny firm Superman z 1978 roku na kawałku szkła o wymiarach 75x75x2 milimetry. Pisaliśmy wówczas, że firma wykorzystuje femtosekundowe lasery pracujące w podczerwieni do zapisu danych na „wokselach”, trójwymiarowych pikselach. Każdy z wokseli ma kształt odwróconej kropli, a zapis dokonywany jest poprzez nadawanie mi różnych wielkości i różnej orientacji. Na szkle o grubości 2 milimetrów można zapisać ponad 100 warstw wokseli. Odczyt odbywa się za pomocą kontrolowanego przez komputer mikroskopu, który wykorzystuje różne długości światła laserowego. Światło zostaje odbite od wokseli i jest przechwytywane przez kamerę. W zależności od orientacji wokseli, ich wielkości oraz warstwy do której należą, odczytywane są dane.
      Przy Project HSD pracują fizycy, optycy, specjaliści od maszynowego uczenia się i systemów przechowywania danych. Jest on prowadzony przez grupę Optics for the Cloud w Microsoft Resarch Cambridge.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Gdy naukowcy z fińskiego Uniwersytetu Aalto po raz pierwszy zobaczyli wyniki badań nad wydajnością swoich detektorów z czarnego krzemu, sądzili, że to pomyłka. Trudno im bowiem było uwierzyć nie tylko w to, że stworzyli pierwsze urządzenie fotowoltaiczne, które przekroczyło limit 100% zewnętrznej wydajności kwantowej, ale i w to, że wydajność ta od razu sięgnęła 130%. Dotychczas uważano, że 100% stanowi nieprzekraczalne teoretyczne maksimum.
      Gdy to zobaczyliśmy nie mogliśmy uwierzyć. Od razu stwierdziliśmy, że musimy zweryfikować uzyskany wynik za pomocą niezależnych pomiarów, mówi profesor Hele Savin. Niezależne pomiary przeprowadził Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), niemiecki narodowy instytut metrologiczny, najbardziej wiarygodna w tym zakresie instytucja w UE. Obok amerykańskiego NIST i brytyjskiego NPL stanowi on ścisłą światową czołówkę w dziedzinie metrologii.
      Dyrektor Laboratorium Radiometrii PTB, doktor Lutz Werner stwierdził, że gdy tylko zobaczyłem wyniki pomiarów, zdałem sobie sprawę, że mamy tutaj do czynienia z olbrzymim przełomem.
      Zewnętrzna wydajność kwantowa urządzenia wynosząca 100% oznacza, że 1 foton wpadający do urządzenia, przyczynia się do powstania 1 elektronu w zewnętrznym obwodzie. Zatem wydajność 130% to nic innego, jak generowanie przez 1 foton około 1,3 elektronu.
      Analiza wykazała, że ta wyjątkowo wysoka zewnętrzna wydajność kwantowa bierze się z procesu multiplikacji zachodzącego wewnątrz nanostruktur krzemu. Proces ten uruchamiany jest obecnością wysoko energetycznego fotonu. Dotychczas zjawiska takiego nie zaobserwowano, gdyż w urządzeniach dochodziło do dużych strat zarówno fotonów jak i elektronów. Jesteśmy w stanie zebrać wszystkie zwielokrotnione nośniki ładunku, gdyż nasze urządzenie nie wywołuje strat powodowanych przez rekombinację i odbicia, mówi profesor Savin.
      Odkrycie to oznacza, że możliwe jest znakomite zwiększenie wydajności każdego urządzenia, którego praca polega na wykrywaniu obecności fotonu. Takie urządzenia obecne są dosłownie wszędzie, w przemyśle samochodowym, w telefonach komórkowych czy w urządzeniach medycznych.
      Opracowane przez Finów detektory w czarnego krzemu już spotkały się z olbrzymim zainteresowaniem ze strony przemysłu, szczególnie biotechnologicznego oraz specjalizującego się w monitorowaniu procesów produkcyjnych.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...