科学家利用晶体将 TB 级数据塞进毫米级存储器中

数据存储一直依赖于在"开"和"关"状态之间切换的系统。 然而，存储这些二进制状态的元件的物理尺寸传统上限制了设备中可容纳的信息量。

现在，芝加哥大学普利兹克分子工程学院的研究人员开发出了克服这一限制的方法。 他们成功地展示了如何利用晶体结构中缺失的原子在不超过一毫米的空间内存储 TB 级的数据。

"我们找到了一种方法，将应用于辐射剂量测定的固态物理学与一个致力于量子研究的研究小组结合起来，尽管我们的工作并不完全是量子的，"第一作者莱昂纳多-弗朗萨（Leonardo França）说，他是钟的实验室的一名博士后研究员。

他们的研究发表在《纳米光子学》（Nanophotonics）上，探讨了原子尺度的晶体缺陷如何发挥单个存储单元的功能，将量子方法与经典计算原理融为一体。

在助理教授田忠的领导下，研究小组通过在晶体中引入稀土离子，开发出了这种新型存储方法。 具体来说，他们在氧化钇晶体中加入了镨离子，不过他们表示，由于稀土元素具有多变的光学特性，这种方法还可以扩展到其他材料。

记忆系统由简单的紫外线激光器激活，激光器给稀土离子通电，使它们释放出电子。 这些电子随后被困在晶体的天然缺陷中。 通过控制这些缺陷的电荷状态，研究人员有效地创建了一个二元系统，其中带电的缺陷代表"1"，不带电的缺陷代表"0"。

晶体缺陷作为潜在的量子比特，此前已在量子计算方面进行过探索。 然而，芝加哥大学的 PME 团队更进一步，发现了如何将它们用于经典存储器应用。

"对从事量子系统研究的人员有需求，但与此同时，对提高经典非易失性存储器的存储容量也有需求。 "弗朗萨说："我们的工作正是基于量子和光学数据存储之间的这一界面。"

研究人员相信，这一突破将重新定义数据存储的极限，为经典计算中的超紧凑、大容量存储解决方案铺平道路。