محققان دو بیت را در یک اتم دستکاری می‌کنند

محققان دو بیت را در یک اتم دستکاری می‌کنند

محققان دانشگاه فناوری دلفت موفق شده‌اند دو نوع مغناطیس مختلف را در یک تک‌‌اتم، به طور مستقل دستکاری کنند. نتایج این کار با توسعه‌ی اشکال فوق‌العاده کوچک ذخیره‌ی داده، مرتبط است. این کشف جدید امکان ذخیره‌ی دو بیت اطلاعات را در یک اتم فراهم می‌کند.

مغناطیس یک اتم نتیجه‌ی چرخش الکترون‌های آن به دور هسته‌اش است. این چرخش‌ها می‌توانند به دو دسته تقسیم شوند. محققان می‌گویند: «این موضوع را با چرخش زمین به دور خورشید مقایسه کنید. از یک طرف، زمین به دور خورشید می‌چرخد که یک سال زمان می‌برد. از طرف دیگر، زمین حول محور خودش نیز دوران می‌کند که منجر به چرخه‌ی شب و روز می‌شود». این امر شبیه به یک الکترون در حال چرخش به دور یک هسته است: چرخش حول هسته‌ی اتم، تکانه‌ی زاویه‌ای مداری و چرخش الکترون پیرامون محور خودش، تکانه‌ی زاویه‌ای اسپینی یا به طور خلاصه، اسپین نام دارد.

اصولا هر کدام از این حرکات می‌توانند برای ذخیره‌ی اطلاعات استفاده شوند. مثلا چرخش مداری می‌تواند ساعتگرد یا پاد‌ساعتگرد باشد و این دو جهت چرخشی می‌توانند نشان‌دهنده‌ی 0 و 1 یک بیت باشند. اسپین نیز دارای دو جهت چرخشی ممکن است. بنابراین از لحاظ نظری باید بتوانید دو بیت اطلاعات را در یک اتم ذخیره کنید. محققان می‌گویند: «با این وجود، این کار در عمل بسیار سخت است. اگر جهت مداری را معکوس کنید، تقریبا همیشه جهت اسپین هم با آن تغییر می‌کند و بالعکس».

این تحقیق دانشگاه دلفت که از طریق همکاری محققان اسپانیایی و شیلیایی انجام شده، معکوس کردن جهت مداری را به تنهایی و بدون تاثیر بر جهت اسپین، ممکن می‌سازد. دلیل تحقق این امر به پدیده‌ای که زمانی اینشتین و فیزیکدان آلمانی یعنی واندر یوهانس د هاس (Wander Johannes de Haas) پیش‌بینی کردند، بر‌می‌گردد. مطابق این اثر اینشتین-هاس، معکوس شدن جهت مدار می‌تواند به وسیله‌ی یک چرخش خیلی کوچک محیط، که در این مورد قطعه‌ای فلزی که اتم مورد نظر متعلق به آن است، نیز خنثی شود. این اثر قبلا در مقیاس یک تک اتم حتی مشاهده هم نشده بود، چه برسد به آن‌که بخواهد برای دستکاری مغناطیس اتمی بکار گرفته شود.

محققان از یک میکروسکوپ تونلی روبشی که در آن یک سوزن بسیار تیز اتم‌ها را اسکن کرده و حتی می‌تواند آن‌ها را به میل خود حرکت دهد، استفاده کردند. یک اتم مغناطیسی معمولا با چندین اتم همسایه ارتباط برقرار می‌کند که موجب اختلال در مغناطیس آن می‌شود. دانشمندان تفکیک کامل بین چرخش اسپینی و مداری مورد نیاز‌شان را با استقرار دقیق یک اتم مغناطیسی آهن در بالای یک اتم غیر‌مغناطیسی نیتروژن محقق ساختند. آن‌ها برای انجام این کار، یک هندسه‌ی ایده‌آل که به ندرت در طبیعت به طور خود‌به‌خود رخ می‌دهد را ایجاد کردند.

این قابلیت ذخیره‌ی بیت‌ها در تک اتم‌ها می‌تواند بیشینه‌ی ظرفیت ذخیره‌سازی فعلی را هزاران برابر افزایش دهد. با این وجود، محققان خاطر‌نشان می‌کنند که ذخیره‌ی اتمی داده‌ها هنوز راه درازی در پیش دارد. آن‌ها می‌گویند: «نتیجه‌ی اصلی این کار این است که ما قدم رو‌به‌جلوی دیگری در توانایی خود برای کنترل اتم‌ها و حتی الکترون‌هایی که حول آن‌ها می‌چرخند برداشته‌ایم. این خود یک هدف شگفت‌انگیز است».
منبع: phys.org
 
كلمات كليدي :
ذخیره اتمی داده
 
امتیاز دهی
 
 

نظر شما
نام  
پست الكترونيک
وب سایت
متنی که در تصویر می بینید عینا تایپ نمایید
نظر
login