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
      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
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Fujifilm informuje o dokonaniu technologicznego przełomu, który pozwala na stworzenie pamięci taśmowej o pojemności 400 terabajtów. Obecnie na rynku dostępne są pamięci taśmowe o pojemnościach kilkunastu do około 20 TB. Z tej formy przechowywania danych korzystają zarówno firmy jak o osoby indywidualne, które muszą archiwizować olbrzymie ilości informacji.
      Fujifilm chce osiągnąć większe pojemności dzięki zmianie używanego obecnie ferrytu baru (BaFe) na ferryt strontu (SrFe). Używane w taśmach powłoki z ferrytu baru zostały już tak bardzo zminiaturyzowane, że odczyt informacji staje się coraz mniej wiarygodny.
      Najpopularniejszym formatem napędów taśmowych jest LTO (Linear Tape-Open) opracowany przez IBM-a w latach 90. LTO-1 było pierwszą generacją taśm, w których wykorzystano powłoki z cząstek metalu. Pojemność tych taśm sięgała 100 GB. Ferryt baru został po raz pierwszy użyty w LTO-6, a taśmy te miały pojemność 2,5 TB. Fujifilm zapowiada, że ferryt strontu trafi do generacji LTO-10, która ma się ukazać na rynku za 2 lata. Taśmy będą miały pojemność 48 TB. W roku 2025 pojawią się taśmy o pojemności 96 TB, na model o pojemności 192 terabajtów będziemy musieli poczekać do 2027 roku, a w roku 2030 do sprzedaży trafią 384-terabajtowe taśmy.
      Jako, że atomy strontu są mniejsze niż atomy baru, ferryt strontu pozwoli na zapisanie większej ilości informacji na takiej samej powierzchni taśmy.
      Napędy taśmowe nie są popularne wśród użytkowników indywidualnych. Są jednak poszukiwane przez duże firmy, które muszą przechowywać olbrzymie ilości danych. Co prawda odczyt informacji z taśmy jest wolniejszy niż z dysku twardego, jednak kartridże z taśmami są tańsze i mają znacznie większą pojemność. Dlatego też czasami korzystają z nich też i osoby indywidualne, jak fotografowie czy filmowcy, którzy chcą tworzyć archiwa swojej pracy.
      Obecnie tylko 2 firmy produkują taśmy magnetyczne do przechowywania danych: Fujifilm i Sony. W 2017 roku Sony we współpracy z IBM-em stworzyło prototypową taśmę, na której można zapisać 201 gigabitów danych na cal kwadratowy. Pozwala to na wyprodukowanie taśmy po pojemności 330 TB. Produkt taki ma trafić na rynek w 2026 roku. Teraz Fujifilm informuje o osiągnięciu gęstości zapisu rzędu 224 gigabitów na cal kwadratowy.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Hiszpańscy naukowcy stworzyli nowy atomowy magnetometr (komagnetometr) do pomiaru precesji spinu. Urządzenie zostanie wykorzystane do poszukiwania aksjonów, hipotetycznych cząstek tworzących ciemną materię. Nowy czujnik wykorzystuje dwa różne stany kwantowe ultrazimnych atomów rubidu. Dzięki temu dochodzi do zniesienia wpływu zewnętrznych pól magnetycznych, co pozwala naukowcom skupić się na egzotycznych interakcjach zależnych od spinu.
      Niektóre z hipotez dotyczących ciemnej materii mówią o istnieniu aksjonów, hipotetycznych cząstek zaproponowanych w latach 70., które pozwalają rozwiązać problemy odnoszące się do chromodynamiki kwantowej. Jeśli aksjony istnieją, to mogą pośredniczych w egzotycznych interakcjach pomiędzy spinami.
      Interakcje takie powinny być słabe, ale – przynajmniej teoretycznie – można je zmierzyć za pomocą specjalnego atomowego magnetometru zawierającego znajdujące się w tym samym miejscu dwa różne wykrywacze pola magnetycznego. Urządzenie takie jest tak dostrojone, by znosić wpływ zewnętrznych pół magnetycznych w obu detektorach. Zatem pojawiające się tam sygnały powinny pochodzić z interakcji spinów mających miejsce w samym detektorze.
      Nowy rodzaj czujnika opracowali naukowcy z Instytutu Nauk Fotonicznych w Barcelonie (Institut de Ciències Fotòniques): Pau Gomez, Ferran Martin, Chiara Mazzinghi, Daniel Benedicto Orenes, Silvana Placios i Morgan Mitchell. Wykorzystali przy tym atomy rubidu-87, których spiny znajdują się w dwóch różnych stanach i różnie reagują na pola magnetyczne.
      Wspomniane atomy zostały schłodzone niemal do zera absolutnego i tworzą kondensat Bosego-Einsteina. Gdy atomy znajdują się w tym stanie, istnieje niewielkie ryzyko,że interakcje zostaną zakłócone przez czynniki termicnze. To zaś oznacza, że przez kilkanaście sekund spin atomów w sposób spójny reaguje na interakcje spinów. Jako, że sam kondensat zajmuje niewiele przestrzeni, zaledwie 10 mikronów średnicy, zwiększa to czułość urządzenia i pozwala badać interakcje pomiędzy aksjonami odbywające się na niewielkiej przestrzeni.
      Reakcja spinów na pole magnetyczne jest mierzona za pomocą spolaryzowanego światła i sprawdzaniu, w jaki sposób zmieniła się jego polaryzacja. Porównanie wyników z dwóch różnych spinów pozwala na usunięcie wpływu zewnętrznych pól magnetycznych. Pozostaje wówczas tylko wpływ wewnętrzny, wywoływany przez aksjony.
      Dotychczas nowy magnetometr nie wykazał istnienia aksjonów. Udało się jednak udowodnić, że jest on wysoce odporny na zakłócenia ze strony zewnętrznych pól magnetycznych. To zaś oznacza, że może pracować wraz z innymi magnetometrami używanymi do poszukiwania aksjonów.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Chiński astronom odkrył najszybciej obracającą się gwiazdę w Drodze Mlecznej. Li Guangwei wykorzystał Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope (LAMOST) znajdujący się w Xinglong w prowincji Hebei. Za pomocą tego urządzenia odkrył, że szybkość ruchu obrotowego gwiazdy LAMOST J040643.69+542347.8 wynosi około 540 km/s. To o około 100 km/s szybciej niż dotychczasowy rekordzistka HD 191423. Dla porównania, prędkość obrotowa gwiazd podobnych do Słońca wynosi na równiku mniej niż 25 km/s.
      Analizując spektrum gwiazdy uczony doszedł do wniosku, że to masywny obiekt o wysokiej temperaturze. Gwiazda ma obły kształt, gdyż duża prędkość obrotowa mocno zniekształca ją na równiku. Powoduje to, że jej średnica na równiku jest większa, niż średnica mierzona do biegunów. Przez to grawitacja na biegunach jest wyższa niż na równiku. Wyższa jest tam też temperatura gwiazdy.
      LAMOST J040643.69+542347.8 znajduje się w odległości około 30 000 lat świetlnych od Ziemi i ucieka z prędkością około 120 km/s od miejsca swoich narodzin, co sugeruje, że była częścią układu podwójnego. Najprawdopodobniej przechwytywała materiał od swojego towarzysza, co napędziło jej ruch obrotowy, a gdy jej towarzysz zakończył życie w postaci supernowej, badana gwiazda została gwałtownie wyrzucona siłą eksplozji.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...