PRR: Новые оптические устройства смогут преодолеть ограничения хранения данных

Поскольку наш цифровой мир создаёт очень много информации — более 2 квинтиллионов байт нового контента каждый день, — технологии хранения данных быстро достигают предела возможностей.

Учёные из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США и Прицкеровской школы молекулярной инженерии Чикагского университета предложили новый тип памяти, в котором оптические данные передаются от редкоземельного элемента к квантовому дефекту.

Анализ того, как может работать такая технология, опубликован в журнале Physical Review Research.

Мы выяснили, как энергия передаётся между дефектами — это может быть основой для эффективного метода хранения данных, — говорит Джулия Галли, старший научный сотрудник Аргонне и профессор семьи Лью в PME.

Исследование показывает, как важно изучать фундаментальные и квантово-механические теории для развития новых технологий.

В прошлом были разработаны оптические методы хранения данных, такие как CD и DVD, но они ограничены дифракционным пределом света. Это значит, что размер одной точки данных не может быть меньше длины волны лазера.

В новой работе исследователи предложили увеличить плотность битов в оптических накопителях с помощью излучателей, встроенных в материал. Используя разные длины волн света (мультиплексирование), эти излучатели могут хранить больше данных на одной и той же площади.

Чтобы показать, что подход осуществим, Галли и её коллеги изучили, какие физические требования нужны для эффективного и плотного оптического хранения данных. Они создали модель материала с атомами узкополосных редкоземельных излучателей. Эти атомы поглощают свет и излучают его на определённых длинах волн. Исследователи показали, как этот свет может быть захвачен квантовым дефектом.

Джулия Галли отметила важность изучения первопринципных и квантово-механических теорий для понимания новых технологий.

Исследователи объединили теории электронной структуры и квантово-механические теории, чтобы предсказать, как энергия перемещается между излучателями и дефектами и как дефекты сохраняют захваченную энергию.

Сварнабха Чаттарадж, постдок из Аргонна, пояснил:

Мы хотели разработать теорию для предсказания передачи энергии между эмиттерами и дефектами. Эта теория поможет нам определить правила проектирования новых оптических запоминающих устройств.

Учёные хорошо понимают, как квантовые дефекты в твёрдом материале обычно взаимодействуют со светом. Но они не изучали их поведение, когда свет исходит от очень близкого источника — узкополосных редкоземельных излучателей, встроенных всего в нескольких нанометрах от дефектов.

Супратик Гуха, старший советник Управления физических и инженерных наук Аргонна и профессор PME, считает, что передача энергии в ближнем поле происходит по другим правилам симметрии, чем в дальнем поле.

Группа обнаружила, что когда квантовые дефекты поглощают энергию от атомов, они возбуждаются и переворачивают своё спиновое состояние. Этот переход трудно обратить вспять, поэтому дефекты могут хранить данные долго.

Благодаря длине волны света, излучаемого узкополосными редкоземельными излучателями, а также размеру дефектов, система может обеспечить более плотное хранение данных по сравнению с другими оптическими подходами.

Прежде чем применять эту технологию для создания оптической памяти, нужно ответить на два вопроса: как долго сохраняется возбуждённое состояние и как считывать данные, — говорит Чаттарадж.

Но уже само понимание процесса передачи энергии в ближнем поле — это большое достижение.

02.10.2024


Подписаться в Telegram



Net&IT

Студенты ТИСБИ разработали проект онлайн-платформы для геймеров
Студенты ТИСБИ разработали проект онлайн-платформы для геймеров

Студенты Университета управления ТИСБИ в ...

Nature: Созданные ИИ тексты будут размечаться водяными знаками
Nature: Созданные ИИ тексты будут размечаться водяными знаками

Исследователи из лондонской лаборатории G...

Российская игра о наполеоновских войнах станет бесплатной
Российская игра о наполеоновских войнах станет бесплатной

У российской аудитории растет интерес к в

В НГУ запустили пилотный кластер суперкомпьютерного центра «Лаврентьев»
В НГУ запустили пилотный кластер суперкомпьютерного центра «Лаврентьев»

В Новосибирском государственном университете з...

Эксперты МИФИ объяснили решение Microsoft и Google о мирном атоме
Эксперты МИФИ объяснили решение Microsoft и Google о мирном атоме

Технологические корпорации всё чаще обращ...

HB&ET: Пожилые чаще молодых относятся к ИИ как к кому-то живому
HB&ET: Пожилые чаще молодых относятся к ИИ как к кому-то живому

В исследовании Имперского колледжа Лондона люд...

В МФТИ создали ПО для нефтяников и золотодобытчиков
В МФТИ создали ПО для нефтяников и золотодобытчиков

Сотрудники МФТИ предложили цифровое решение, к...

Студенты КНИТУ создали двуязычного ИИ-бота для туристов
Студенты КНИТУ создали двуязычного ИИ-бота для туристов

Студенты КНИТУ создали туристического бота с&n...

ACS Photonics: Разработаны улучшенные очки дополненной реальности
ACS Photonics: Разработаны улучшенные очки дополненной реальности

Дополненная реальность накладывает цифровые из...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Открыта связь депрессии с нарушением формирования функциональной сети мозга
Открыта связь депрессии с нарушением формирования функциональной сети мозга
Nature Chemistry: Протоклетки помогут биохимикам понять, как зародилась жизнь
Nature Chemistry: Протоклетки помогут биохимикам понять, как зародилась жизнь
В Воронеже разработали новый метод извлечения коллагена из кожи пресноводных рыб
В Воронеже разработали новый метод извлечения коллагена из кожи пресноводных рыб
В ТПУ создали многоразовые накопители водорода из отечественного сырья
В ТПУ создали многоразовые накопители водорода из отечественного сырья
Новый подход к производству цифрового света решает проблемы 3D-печати
Новый подход к производству цифрового света решает проблемы 3D-печати
В МФТИ создают новую систему медицинской реабилитации
В МФТИ создают новую систему медицинской реабилитации
Простой анализ крови поможет предотвратить преэклампсию у рожениц
Простой анализ крови поможет предотвратить преэклампсию у рожениц
Показал высокую эффективность: ученые СПбГУ создали гидрогель для лечения ран
Показал высокую эффективность: ученые СПбГУ создали гидрогель для лечения ран
Cancer: Аэробные упражнения рассеивают туман в мозге, вызванный химиотерапией
Cancer: Аэробные упражнения рассеивают туман в мозге, вызванный химиотерапией
NC: Ученые ищут способ понять, как клетки чувствуют и реагируют на воздействие
NC: Ученые ищут способ понять, как клетки чувствуют и реагируют на воздействие
Nature Genetics: Повторный генетический анализ улучшит диагностику миллионов
Nature Genetics: Повторный генетический анализ улучшит диагностику миллионов
The Lancet Planetary Health: Жара влияет на физическое развитие младенцев
The Lancet Planetary Health: Жара влияет на физическое развитие младенцев
Искусственный «нос» может учуять испорченные фрукты и испорченное мясо
Искусственный «нос» может учуять испорченные фрукты и испорченное мясо
NatComm: Выяснилось, как транскрипция генов управляет движением в геноме
NatComm: Выяснилось, как транскрипция генов управляет движением в геноме
Microbiome: Разработана возможная альтернатива традиционной метагеномике
Microbiome: Разработана возможная альтернатива традиционной метагеномике

Новости компаний, релизы

Международные эксперты оценили разработанную для нижегородского завода технологию
На старт! Внимание! MITEX!
Фестиваль научных театров «Наука всем!» прошёл в Санкт-Петербурге
Всероссийский исторический кроссворд собрал 15 тысяч участников
«Вертолеты России» представили на саммите БРИКС Ми-171А3 AURUS, Ми-38 и модернизированный Ансат