Подчиненные атомы собрали в микроскопический накопитель информации

Сканирующий туннельный микроскоп позволил разглядеть индивидуальные атомы гольмия на платиновой пластинке

(иллюстрация KIT/T. Miyamachi).

Сочетание гольмия, платины и низких температур позволило нарушить взаимодействия квантовых систем

(фото Wikimedia Commons).

Какой бы ни была электроника будущего — гибкой, прозрачной или такой компактной и лёгкой, что может быть использована в макияже − миниатюрное запоминающее устройство пригодится для любой разработки. В теории каждый компьютерный бит может быть представлен одним атомом. Но, для того чтобы достичь этого, необходимо подчинить себе поведение атомов, что сделать довольно-таки сложно.

Группа исследователей из Технологического института Карлсруэ (KIT), Института физики микроструктур общества Макса Планка (Max Planck Institute of Microstructure Physics) и Лейпцигского университета (Universität Leipzig) работает над проектом по созданию самого маленького запоминающего устройства с магнитной записью. Миниатюрный накопитель позволит не только создавать сверхкомпактные компьютеры, но и поможет в разработке квантовых вычислительных машин.

Сканирующий туннельный микроскоп позволил разглядеть индивидуальные атомы гольмия на платиновой пластинке (иллюстрация KIT/T. Miyamachi).

Главной задачей, которую физики поставили перед собой, был поиск методов "подчинения" атомов: частицы необходимо было заставить вести себя должным образом − прекратить вращаться вокруг своей оси с огромной скоростью, по крайней мере, на определённый период времени. Авторам предыдущих исследований в этой области удавалось это сделать, лишь "слепив" несколько миллионов атомов вместе.

В своём эксперименте немецкие физики поместили единичный атом гольмия на платиновую поверхность. Затем они опустили температуру в системе практически до абсолютного нуля и измерили магнитную ориентацию атома с помощью сканирующего туннельного микроскопа. Как пишут авторы исследования в пресс-релизе Технологического института Карлсруэ, частица прикрепилась к платиновой пластине и обладала стабильным спином в течение целых 10 минут.

Сочетание гольмия, платины и низких температур позволило нарушить взаимодействия квантовых систем (фото Wikimedia Commons).

Стабилизации магнитного момента удалось достичь путём подавления влияния окружающей среды на атом. Как правило, атомы и электроны на металлической поверхности вступают в квантовомеханическое взаимодействие, что приводит к дестабилизации системы в считанные микросекунды. Но сочетание гольмия, платины и низких температур позволило нарушить взаимодействия квантовых систем, поскольку два этих металла остались "невидимыми" друг для друга.

Следующим шагом будет определение того, как можно отрегулировать спин и записать извлекаемую информацию в систему. Скорее всего, делать это будут с помощью внешних магнитных полей. К тому же, физикам ещё предстоит придумать, как повторить все те же действия при более высоких температурах.

Подробности эксперимента учёные изложили в статье, опубликованной в журнале Nature.

Также по теме:
Создано самое маленькое в мире запоминающее устройство
Узелок на память: физики научились записывать информацию в магнитные узлы 
Магнитная плёнка поможет сохранить гигантские объёмы информации
Компания IBM создала процессор на сверхплотном массиве нанотрубок
Новый материал для устройств памяти позволит экономить миллиарды долларов
Новый жёсткий диск сохранит информацию на протяжении десятков тысяч лет