突破 | IBM创造出世界最小存储介质，在一个原子上读写一比特数据

授权转载自IBM中国

在IBM圣何塞研究院工作的一个国际研究团队近日宣布，他们成功地创造了目前世界上尺寸最小的磁体-这个磁体仅由单个原子组成。同时，他们还成功地实现了利用这一微小的磁体来存储一个比特的数据。

近日，IBM宣布，它已使用单个原子创造出世界上尺寸最小的磁体 – 并在该磁体上存储了一比特数据。

自从硬盘被发明以来，科学家一直努力试图开发新型制造工艺，让磁存储介质尺寸更小，同时排列更密集，从而可以存储更多的信息。目前保存一个比特信息需要大约10万个原子。而IBM科学家的研究为我们带来了全新的可能性，在一个原子上读写一比特数据，可以让我们能开发尺寸更小但存储密度更高的存储设备，那么在未来的某一天，我们拭目以待，一张像信用卡那么大小的存储设备将可以存下苹果iTunes整个音乐库里的所有歌曲。

今天的突破依靠的是 IBM 长达 35 年的纳米技术研究，包括荣获诺贝尔奖的扫描隧道显微镜。本周早些时候，IBM 宣布它将为商业和科学用途打造全世界首个商用量子计算机。在未来的扫描隧道显微镜研究中，将调查使用单个磁体原子执行量子信息处理的潜力。

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“磁位是硬盘驱动器、磁带和下一代磁体存储器的核心，”位于加州圣何塞的 IBM 阿尔马登研究院的首席纳米科技研究人员 Christopher Lutz 说。“我们进行此项研究的目的是了解在将技术缩小到最基本的极限 – 即原子规模时会发生什么。”

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（位于加州圣何塞的 IBM 阿尔马登研究院的 Christopher Lutz 博士使用荣获诺贝尔奖的显微镜将数据存储在单个原子磁体上。）

通过从普通物质的最小单元 - 原子着手，科学家证明可使用电流在原子上读写一比特的信息。研究表明，可独立地对两个磁体原子执行读写操作，即使它们仅相隔 1 纳米时也是如此 - 此距离只有针头宽度的百万分之一。这种极小的间隔最终可让我们实现比目前的硬盘驱动器和固态存储芯片的存储密度高 1,000 倍的磁体存储器。未来的纳米结构应用可控制每个原子的状态，这样人们和企业就能在相同的空间中存储 1,000 倍的信息，终有一天将使数据中心、计算机和个人设备的尺寸显著缩小，但功能更加强大。

IBM 科学家利用扫描隧道显微镜 (STM)（一项荣获 1986 年诺贝尔物理学奖的 IBM 发明），使用钬原子构建并测量被隔离开的单原子比特。这个定制显微镜在极真空条件下运行，以消除空气分子和其他污染物的干扰。该显微镜还使用液氦进行冷却，使原子在足够长的时间内保持其磁场方向，从而进行可靠的读写。

（使用 IBM 研究院荣获诺贝尔奖的显微镜看到的单个钬原子，科学家使用该原子作为磁体来存储一比特数据。）

本研究已发表在同行评审期刊《Nature》杂志上。