Confruntată cu explozia volumelor de date, găsirea unor noi mijloace de stocare a devenit o provocare centrală pentru tehnologiile moderne. Discurile hard disk convenționale și suporturile optice precum CD-urile și DVD-urile își ating limitele. Oamenii de știință propun acum o inovație revoluționară care exploatează proprietățile unice ale mecanicii cuantice. Ea a fost prezentată într-un articol publicat în Physical Review Research. cercetătorii speră să crească de o mie de ori densitatea de stocare, o descoperire care ar putea satisface nevoile tot mai mari ale erei digitale.
Metodele tradiționale de stocare optică, cum ar fi CD-urile sau DVD-urile, utilizează lasere pentru a citi și scrie date sub formă de gropi și terenuri (adâncituri și suprafețe netede), a căror dimensiune depinde de lungimea de undă a luminii utilizate. Această lungime de undă impune o limită: datele nu pot fi stocate mai mici decât lungimea de undă a laserului care le-a scris. De exemplu, o lungime de undă în infraroșu de 500 nm înseamnă că fiecare bit de date trebuie să aibă cel puțin această dimensiune, ceea ce limitează cantitatea de date pe centimetru pătrat. Pentru a depăși această constrângere, unele cercetări au recurs la multiplexarea lungimii de undă, o tehnică care permite suprapunerea mai multor lungimi de undă pe aceeași suprafață. Deși această tehnică crește într-o oarecare măsură capacitatea de stocare, aceasta este încă departe de nivelurile necesare pentru a satisface cerințele din următoarele decenii. În acest context, oamenii de știință au explorat proprietățile defectelor cuantice pentru a împinge înapoi aceste limite.
Memoria optică ultradensă dezvoltată recent se bazează pe proprietățile unice ale pământurilor rare și ale defectelor cuantice din cristalele de magneziu (MgO). Aceste pământuri rare emit fotoni (sau particule de lumină) cu lungimi de undă extrem de înguste, mult mai mici decât cele ale laserelor convenționale. Datorită acestei fineți, devine posibilă concentrarea unui volum mult mai mare de date pe aceeași suprafață: fiecare bit de date fiind de o mie de ori mai mic, densitatea de stocare poate fi crescută spectaculos.
În această tehnologie, fotonii emiși de pământurile rare sunt absorbiți de defectele cuantice vecine, imperfecțiuni ale rețelei cristaline MgO. Aceste defecte, care conțin electroni nelegate, absorb fotonii la o distanță foarte mică, permițând stocarea informațiilor cu o precizie fără precedent. Odată captați, fotonii excită electronii din aceste defecte, provocând o schimbare a stării de spin, o formă stabilă de energie care poate păstra datele pentru o perioadă extinsă. Oamenii de știință consideră că această stare de spin ar putea fi menținută suficient de mult timp pentru a permite stocarea informațiilor pentru o perioadă lungă de timp. Cercetătorii au modelat, de asemenea, transferul de energie între pământurile rare și defectele cuantice la nivel nanometric. Această etapă le-a permis să înțeleagă și să controleze mai bine dinamica energiei luminoase în cristal, un progres esențial pentru ca această nouă metodă de stocare a datelor să devină o realitate cu o densitate niciodată atinsă până acum.
În ciuda acestei descoperiri promițătoare, rămân în continuare o serie de provocări tehnice. Majoritatea sistemelor cuantice actuale necesită temperaturi foarte scăzute, apropiate de zero absolut, pentru a preveni decoerența și defazajul, adică pierderea de informații în sistem. Prin urmare, una dintre provocările cruciale pentru această tehnologie va fi adaptarea dispozitivului astfel încât să funcționeze la temperatura camerei, o condiție necesară pentru utilizarea practică și comercială. Prin urmare, oamenii de știință își continuă activitatea pentru a înțelege mai bine cât timp pot fi menținute aceste stări de spin și pentru a dezvolta metode fiabile de citire a datelor stocate.
Dacă va reuși să depășească obstacolele rămase, această tehnologie cuantică ar putea deschide calea pentru aplicații revoluționare: centre de date capabile să stocheze cantități masive de informații pe o suprafață minimă, dispozitive portabile cu capacități de stocare aproape nelimitate sau chiar mult mai eficiente cuantice. sisteme de comunicații. Acest progres ar putea marca un punct de cotitură în satisfacerea nevoilor erei digitale, oferind stocare de date de densitate ultra-înaltă la costuri reduse de energie.
