Квантовые диски: квантовая физика открывает путь к высокоёмкой оптической памяти

Современный мир сталкивается с постоянно растущим объемом информации, который требует новых подходов к хранению данных. Традиционные технологии хранения данных приближаются к своим пределам, и оптические устройства предлагают перспективное решение: долговечное, быстрое и энергоэффективное накопление информации! Группа американских учёных объединила классическую физику с квантовым моделированием, чтобы изучить механизм хранения данных, основанный на взаимодействии редкоземельных элементов и дефектов в твердых телах.

Специалисты из Университета Чикаго и Аргоннской национальной лаборатории предложили принципиально новый подход к оптической памяти, в котором данные, закодированные оптическим способом, передаются от редкоземельного элемента к соседнему квантовому дефекту в монолитном материале.

"Мы разработали основы невероятно эффективного метода оптической записи данных", – отмечает Джулия Джалли, старший научный сотрудник проекта.

В отличие от традиционных оптических технологий, таких как CD и DVD, которые ограничены дифракционным пределом света, квантовый метод позволяет значительно повысить плотность записи. Это достигается благодаря использованию редкоземельных излучателей и принципа спектрального уплотнения каналов, что позволяет записывать больше данных на единицу площади.

В рамках исследования ученые создали модель теоретического материала с внедренными атомами редкоземельных элементов. Эти атомы способны поглощать и испускать свет в узком диапазоне длин волн. Модель показала, как этот свет улавливается ближайшим квантовым дефектом.

В результате исследования учёным удалось глубже понять механизмы переноса энергии между излучателями и дефектами, а также процесс накопления энергии в дефектах. Выяснилось, что дефекты не только переходят в возбужденное состояние, но и изменяют свое спиновое состояние, что является труднообратимым процессом. Это свойство позволяет дефектам долговременно хранить информацию.

Благодаря узкому диапазону излучения редкоземельных элементов и малым размерам дефектов, новая система обеспечивает более плотную запись данных по сравнению с традиционными оптическими технологиями.

Несмотря на перспективность нового метода, перед его практическим применением необходимо решить ряд вопросов, связанных с длительностью сохранения возбужденных состояний и методами считывания данных. Тем не менее, понимание процесса переноса энергии является важным первым шагом на пути к созданию высокоёмких оптических носителей информации.

Источник: vk.com

Комментарии: