برای ایجاد این روش ذخیره‌سازی حافظه جدید، محققان یون‌های «کمیاب زمین» را که گروهی از عناصر به نام لانتانیدها هستند، به یک کریستال افزودند.

به نقل از آی‌ای، محققان دانشکده مهندسی مولکولی پریتزکر دانشگاه شیکاگو روشی را برای ذخیره داده‌ها با استفاده از عیوب کریستالی به صورت یک و صفر که هر کدام به اندازه یک اتم جداگانه است، توسعه داده‌اند.

استاد تیان ژونگ (Tian Zhong) توضیح می‌دهد: هر سلول حافظه از یک اتم یا نقص واحد ایجاد می‌شود. تحقیقات منتشر شده نشان می‌دهد که این رویکرد به چندین ترابایت داده اجازه می‌دهد تا در یک مکعب کوچک از مواد به اندازه یک میلی‌متر قرار بگیرند.

روش‌های کوانتومی محاسبات کلاسیک را متحول می‌کنند

این پژوهش که در ابتدا بر روی دزیمترهای تشعشع که دستگاه‌هایی هستند که معمولا برای اندازه‌گیری میزان قرار گرفتن کارکنان بیمارستان در معرض تشعشعات استفاده می‌شوند، متمرکز شده بود و به ذخیره‌سازی حافظه میکروالکترونیک انقلابی انجامید.

به گفته نویسنده اول این مطالعه، لئوناردو فرانچا (Leonardo França)، محقق فوق دکترا در آزمایشگاه ژونگ، آنها فیزیک حالت جامد مورد استفاده در دزیمتری تابش را با تحقیقات متمرکز بر علم کوانتوم ادغام کردند. این رویکرد بین رشته‌ای، توسعه حافظه میکروالکترونیکی پیشگامانه را امکان پذیر کرد.

این محقق همچنین می‌افزاید که کار آنها پل ذخیره‌سازی داده‌های کوانتومی و نوری را ایجاد می‌کند و نیاز به سیستم‌های کوانتومی بهتر و ذخیره‌سازی حافظه کلاسیک را بهبود می‌بخشد.

فرانچا توضیح داد که وقتی کریستال انرژی کافی را جذب می‌کند، الکترون‌ها و حفره‌هایی آزاد می‌کند که سپس جذب می‌شوند. این اطلاعات را می‌توان با رها کردن الکترون‌ها و تشخیص نوری آنها خواند. فرانچا با شناخت پتانسیل خود برای ذخیره حافظه، این رویکرد غیرکوانتومی را به آزمایشگاه کوانتومی ژونگ آورد که منجر به نوآوری بین رشته‌ای شد.

عناصر کمیاب با ویژگی‌های نوری قدرتمند، ذخیره‌سازی حافظه را افزایش می‌دهند

برای توسعه این روش خلاقانه ذخیره‌سازی حافظه، این تیم عناصر خاکی کمیاب را که به نام لانتانیدها نیز شناخته می‌شوند، با یک کریستال ترکیب کردند.

عناصر خاکی کمیاب انتقال‌های الکترونیکی خاصی را نشان می‌دهند که امکان انتخاب طول موج‌های لیزری دقیق را برای کنترل نور فراهم می‌کند.

برخلاف دزیمترها که توسط پرتوهای ایکس یا گاما فعال می‌شوند، این دستگاه ذخیره‌سازی توسط یک لیزر فرابنفش ساده فعال می‌شود. لیزر لانتانیدها را تحریک می‌کند و باعث آزاد شدن الکترون آنها می‌شود. این الکترون‌ها توسط نقص در کریستال مانند شکاف‌هایی که در آن یک اتم اکسیژن وجود ندارد، جذب می‌شوند. این روش از این نقایص ذاتی استفاده می‌کند که هم در کریستال‌های طبیعی و هم در کریستال‌های مصنوعی یافت می‌شوند.