خلق حافظه فوق سریع و نورانی

به گزارش مجله خبری نگار،دانشمندان موسسه ساختار و دینامیک ماده ماکس پلانک (MPSD) در آلمان و دانشگاه آکسفورد، روشی کاملا جدید برای ذخیره اطلاعات دیجیتال با استفاده از نور و دسته‌ای نادر از مواد به نام «فرواکسیال» کشف کرده‌اند. این موفقیت می‌تواند به دستگاه‌های حافظه نسل بعدی منجر شود که سریع‌تر، پایدارتر و در برابر آسیب مقاوم‌تر از فناوری‌های امروزی هستند.

آنان دریافتند که می‌توانند مواد «فرواکسیال» را با استفاده از یک فلاش نور تراهرتز قطبی‌شده - نوعی از نور که تریلیون‌ها بار در ثانیه نوسان می‌کند - بین دو حالت پایدار تغییر دهند. با این روش داده‌ها را می‌توان با سرعت‌های باورنکردنی، بدون برق یا مغناطیس، نوشت و خواند.

در فناوری دیجیتال، هر قطعه اطلاعات - عکس، سند یا برنامه - به صورت الگویی از صفر و یک ذخیره می‌شود. برای ثبت و تغییر این بیت‌ها، دستگاه‌ها به سیستم‌های فیزیکی متکی هستند که می‌توانند بین دو حالت پایدار تغییر کنند. مواد سنتی که این کار را انجام می‌دهند، مواد «فروئیک» نامیده می‌شوند. به‌عنوان مثال، فرومغناطیس‌ها می‌توانند در دو جهت مخالف، مغناطیسی شوند، در حالی که فروالکتریک‌ها می‌توانند قطبش‌های الکتریکی متضاد را در خود نگه دارند.

این مواد، پایه و اساس فناوری‌های ذخیره‌سازی داده‌های امروزی، از هارد دیسک‌ها گرفته تا تراشه‌های رایانه‌ای را تشکیل می‌دهند، اما این سیستم‌ها نقاط ضعفی دارند. مواد مغناطیسی می‌توانند در معرض میدان‌های خارجی قوی حالت خود را از دست بدهند و مواد فروالکتریک می‌توانند با گذشت زمان ناپایدار شوند. دانشمندان به دنبال مواد جدیدی بوده‌اند که هم سریع و هم پایدار باشند و «فرواکسیال»‌ها می‌توانند پاسخ این سوال باشند.

مواد «فرواکسیال»، منحصر‌به‌فرد هستند، زیرا میزبان الگو‌های چرخشی دوقطبی‌های الکتریکی هستند، نواحی باردار کوچکی که در جهت عقربه‌های ساعت یا خلاف جهت عقربه‌های ساعت مانند گرداب‌های مینیاتوری می‌چرخند.

این «حالت‌های گردابی» بسیار پایدار و مقاوم در برابر تداخل خارجی هستند، با این حال، تاکنون کنترل آنها تقریبا غیرممکن بوده است. گروه پژوهشی به رهبری آندره کاوالری با استفاده از نور تراهرتز با قطبش دایره‌ای که می‌تواند اتم‌های درون یک کریستال را در مسیر‌های دایره‌ای حرکت دهد، بر این چالش غلبه کرد.

این روش، چیزی ایجاد می‌کند که دانشمندان آن را یک میدان موثر مصنوعی می‌نامند که قادر به تغییر جهت گرداب حالت «فرواکسیال» مشابه نحوه تغییر جهت آهنربا توسط میدان مغناطیسی است.

دانشمند این پژوهش مایکل فورست توضیح داد: با تغییر پیچش پالس نور، می‌توانیم انتخاب کنیم که آیا ماده در حالت ساعتگرد یا پادساعتگرد قرار گیرد تا اطلاعات را در حالت‌های پایدار و کنترل‌شده توسط نور بدون محدودیت‌های معمول سیستم‌های الکتریکی یا مغناطیسی ذخیره کنیم.

کاوالری این یافته را گامی هیجان‌انگیز به سوی ذخیره‌سازی داده‌های فوق سریع و کنترل‌شده توسط نور توصیف کرد.

سایت ساینس گزارش کرد: از آنجا که مواد «فرواکسیال» به‌طور طبیعی پایدار و عاری از تداخل هستند، می‌توانند روزی ستون فقرات حافظه غیرفرار، دستگاه‌هایی که داده‌ها را حتی در صورت قطع برق حفظ می‌کنند را تشکیل دهند و عصر جدیدی از محاسبات با انرژی کارآمد را آغاز کنند.

نتایج این پژوهش در نشریه «علم» (Science) منتشر شده است.