Tolv atomer räcker för att minnas

2012-01-17 07:35  

Tolv atomer är allt som behövs för att komma ihåg en databit. Det är forskare vid IBM som lyckats framställa det rekordlilla dataminnet. Därmed går det att packa data hundra gånger tätare än på dagens hårddiskar.

Dataminnena har hittills krympt för varje generation enligt Moores lag. Men nu börjar de fysikaliska begränsningarna sätta stopp för fortsatt miniatyrisering: I dag lagras information i form av riktningen på det magnetfält som alla atomernas givits vid inskrivningen av data i minnet. Alla atomer i varje minnescell är riktade åt samma håll och när dimensionerna krymper så påverkas närliggande minnesceller av magnetfältet

Forskarna vid IBM har nu lyckats pressa gränsen ytterligare ett steg genom att göra minnesceller som består av endast tolv atomer. I experimenten har de använt järnatomer som placerats i i två rader bredvid varandra. Atomerna är stabilt kopplade till varandra med sitt magnetiska spinn, som länkarna i en kedja med omväxlande magnetriktning.

Med ett sveptunnelmikroskop ställs den första atomen i raden in som en etta eller nolla. Då följer de övriga elva atomerna med och rättar in sig i raden med omväxlande spinnriktning. Databiten blir därmed är stabil och behåller sitt värde och under flera timmar i kyla, utan att det begränsade magnetfältet påverka närliggande bitar.

Fysikaliska gränser för datorberäkningar

Tolv atomer anses inte på något sätt vara en lägsta gräns för hur mycket som behövs för att lagra en bit eller för att utföra datorberäkningar. Även datorer i femtoskala, byggda kring kvarkar och gluoner har diskuterats, exempelvis här:

http://www.kurzweilai.net/femtotech-computing-at-the-femtometer-scale-using-quarks-and-gluons

Faktum är att begränsningarna i hur smått det kan bli är okända. Det beror på två frågor som ännu saknar svar: Huruvida en logisk operation kräver en viss minsta tid, samt vilka minsta beståndsdelar i materia som kan användas. Detta beror i sin tur på frågan om det finns någon minsta finkornighet i längd och tid i universum.

Frågan diskuteras bland annat i den här artikeln:

http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=the-fundamental-physical-limits-of-computation

Den beskriver i huvudsak så kallad reversibel datorberäkning som innebär att man kan göra en dator godtyckligt energisnål, bara man aldrig förstör information utan alltid återgår till ursprungsläget – ungefär som en perfekt fjäder, studsande boll eller liknande.

Några sådana datorer finns dock ännu inte.

Mats Lewan, Ny Teknik

Anders Wallerius

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt

Läs mer