IBM boekt vooruitgang bij onderzoek naar opslag op atoomniveau

Onderzoekers bij IBM hebben een nieuwe meetmethode ontwikkeld die het mogelijk maakt om het gedrag van atomen op zeer hoge snelheid te bestuderen. Zo kan worden vastgesteld hoe lang een atoom informatie kan vasthouden.

Bij de nieuwe techniek wordt een scanning tunneling microscope ingezet. Een atoom wordt allereerst via een sterke elektrische impuls gestimuleerd. Met behulp van een tweede, zwakkere impuls kunnen vervolgens de magnetische eigenschappen van een atoom worden gemeten.

Door dit proces in zeer hoog tempo uit te voeren - een meetframe is slechts een nanoseconde lang - kan volgens de onderzoekers het gedrag van atomen realtime worden opgeslagen, bekeken en geanalyseerd. Zo wordt het onder andere mogelijk om vast te stellen hoe lang een atoom informatie, in de vorm van bits, kan bewaren.

IBM stelt dat zijn meettechniek tot honderdduizend maal sneller is dan conventionele meetmethoden. De techniek zou op een breed aantal onderzoeksterreinen gebruikt kunnen worden: niet alleen is de meetmethode nuttig in de ontwikkeling van nieuwe micro-elektronica, de onderzoekers stellen dat de techniek ook gebruikt kan worden bij het onderzoek naar verbetering van fotovoltaïsche cellen, magnetische opslag en kwantumcomputers.

Reacties (22)

Het is toch enkel de electronen die informatie kunnen bevatten in de vorm van bits?

Niet perse.

'Kwantum computing' zoals dat uitgelegd staat op Wikipedia gaat inderdaad over het opslaan van data in de elektronen om een atoom door ze in een bepaalde richting te laten spinnen.

Van wat ik hieruit opmaak proberen ze door elektromagnetische straling bepaalde (metalische) atomen op een bepaalde manier te laten trillen.

Zoals al in het artikel gehint wordt denk ik dat ze op het moment gewoon bezig zijn met atomen bekijken, bestralen, en kijken wat voor effect dit heeft en hoe lang het aanhoud.
Afhankelijk hiervan kunnen ze bepalen of een atoom dusdanig voor langdurige periode te 'veranderen' is om dus zo 2 verschillende states (1 en 0) te creëren.

Het probleem wat men ondervonden heeft met de spin wijzigen van elektronen om zo 2 verschillende states te creëren is dat het uitlezen van de spin mogelijk invloed kan hebben op de spin, wat betekent dat na elke uitlees operatie er opnieuw geschreven moet worden (het uitlezen is een actief proces van bestralen en de weerkaatste beam interpreteren).
Dit proces proberen ze te perfectioneren door bepaalde low-intensity beams te gebruiken (laatst wat ik las waren ze bezig met geconcentreerd UV licht).

Een atoom is grootschaliger dan een elektron dus wellicht (indien mogelijk) is dat een betere schaal om te beginnen.

En raad eens waar die elektronen zich bevinden: inderdaad in een atoom. De eigenschappen van elektronen worden ook deels bepaald door het atoom waarin het zich bevindt. Zo heeft de positie van het elektron in het atoom een bepaalde effect op het elektron. Ook beïnvloeden elektronen elkaar. Er wordt nu vooral gekeken naar hoe een atoom informatie kan vasthouden omdat je nou eenmaal met atomen te maken hebt als je met elektronen wilt werken.

Ik vraag me af of ze nu vooral willen kijken naar de spin van een elektron. Dit is namelijk waar ze in Delft bijvoorbeeld naar kijken voor opslag in atomen.

Hoe lang zou het nog duren totdat ze bits opslaan in één waterstofatoom (met één (Deuterium) of géén neutron)... Ze zijn beiden stabiel, dus je kunt het er zo lang op opslaan als je zou willen...

Dat is een nogal grove aanname. Alleen omdat het atoom stabiel is wil niet zeggen dat je maar kunt doen wat je wil met zo'n elektron in een waterstofatoom. Je voegt waarschijnlijk iets van energie toe waardoor het elektron in een andere toestand geraakt. Ieder systeem wil echter naar zijn minimale energietoestand terugkeren; het elektron zal dus de informatie misschien niet al te lang vasthouden. En om dit nu juist te kunnen onderzoeken is er dit soort onderzoek.

Ik ga er verder geen woorden aan vuil maken, want je hoeft maar een half woord in de reacties hier te lezen om te begrijpen dat de meesten er geen kaas van hebben gegeten.

[Reactie gewijzigd door 0rbit op 26 september 2010 20:47]

En dan laat je het simpelste antwoord nog buiten beschouwing... Ik zie nog steeds geen ramreepjes met een neutronenkanon erop in de computer zitten. Om nog maar over de energiekosten en koelingsmaterialen te zwijgen...( LN2 is nodig)
En dan maak je nog meer foutjes... Deuterium is een waterstofatoom met 1 extra NEUTRON. Als het meer of minder elektronen zouden zijn dan werd het een ion (geladen deeltje) en was het een proton meer of minder, dan werd het een heel ander element...
en ALS het ooit een keer wordt gerealiseerd, dan heb je het probleem dat niet elk waterstofatoom maar 1 neutron vasthoud. Sommigen houden geen enkele vast en anderen weer 2 (tritium). Aangezien je dus nu dus de mogelijkheid zou hebben tot het toevoegen van een 2e neutron, heb je drie waarden (0 neutronen, 1 of 2) heb je te maken met het trinaire stelsel en dat werkt niet lekker met een computer. Je kunt tenslotte een schakelaar niet half aanzetten, of 2x zo hard. En aangezien je dus heel random neutronen opneemt, kun je dus niks opslaan, want de ene neutron zal de neutron wel binden, maar de ander niet. Zo mist het geheugen een bit en krijg je dus een ram fail.
Verder is tritium een radioactieve stof. Dus dan krijg je problemen met de vervaltijd. Even koffie maken en je bent je neutron weer kwijt en moet je koffie bekopen met een BSOD (memory fail).
En om het dan maar af te maken: waterstof is een gas! Hoe ga je dat op 1 plekhouden constant? Het huidige ram werkt met stroompjes een koolstofbuisjes, bij een schokje breekt hij (0) en bij een ander schokje hersteld hij zich weer. Dit kan omdat het KOOLSTOFbuisjes zijn. Koolstof= vaste stof, en beweegt dus niet vrijelijk door een ruimte heen als er geen kracht wordt uitgeoefend. Waterstof zal dit wel doen. Je zal dus het waterstof moeten bevriezen om het daarvoor te kunnen gaan gebruiken.

En dan laat je het simpelste antwoord nog buiten beschouwing... Ik zie nog steeds geen ramreepjes met een neutronenkanon erop in de computer zitten. Om nog maar over de energiekosten en koelingsmaterialen te zwijgen...( LN2 is nodig)
En dan maak je nog meer foutjes... Deuterium is een waterstofatoom met 1 extra NEUTRON. Als het meer of minder elektronen zouden zijn dan werd het een ion (geladen deeltje) en was het een proton meer of minder, dan werd het een heel ander element...
en ALS het ooit een keer wordt gerealiseerd, dan heb je het probleem dat niet elk waterstofatoom maar 1 neutron vasthoud. Sommigen houden geen enkele vast en anderen weer 2 (tritium). Aangezien je dus nu dus de mogelijkheid zou hebben tot het toevoegen van een 2e neutron, heb je drie waarden (0 neutronen, 1 of 2) heb je te maken met het trinaire stelsel en dat werkt niet lekker met een computer. Je kunt tenslotte een schakelaar niet half aanzetten, of 2x zo hard. En aangezien je dus heel random neutronen opneemt, kun je dus niks opslaan, want de ene neutron zal de neutron wel binden, maar de ander niet. Zo mist het geheugen een bit en krijg je dus een ram fail.
Verder is tritium een radioactieve stof. Dus dan krijg je problemen met de vervaltijd. Even koffie maken en je bent je neutron weer kwijt en moet je koffie bekopen met een BSOD (memory fail).
En om het dan maar af te maken: waterstof is een gas! Hoe ga je dat op 1 plekhouden constant? Het huidige ram werkt met stroompjes een koolstofbuisjes, bij een schokje breekt hij (0) en bij een ander schokje hersteld hij zich weer. Dit kan omdat het KOOLSTOFbuisjes zijn. Koolstof= vaste stof, en beweegt dus niet vrijelijk door een ruimte heen als er geen kracht wordt uitgeoefend. Waterstof zal dit wel doen. Je zal dus het waterstof moeten bevriezen om het daarvoor te kunnen gaan gebruiken.

hier heb je zeker een punt maar zo gek is zijn gedachte nog niet het principe van het idee is wel waar ze naartoe werken. het verschil is alleen dat ze dit met electronen willen gaan doen. het verhaal dat jij net vertelde is in het lange en uitgebrande wat hij met een fout vertelde.

om hier verder op in te gaan zit je ook met het omringende molecuul. Deze men storingen gaan geven als bijvoorbeeld de electronen dicht bij elkaar komen, deze kunnen door hun gelijke lading elkaar uit de bedoelde baan gaan drukken.
Dit zal niet erg vaak gaan gebeuren maar je data zal niet veilig opgeslagen zijn.

Nou, realtime is het niet helemaal, ze moeten het proces meerdere malen uitvoeren om een enkel 'realtime' filmpje te krijgen.

Ze maken van dezelfde actie/beweging telkens een foto op een ander tijdstip, dat plakken ze chronologisch aan elkaar en dan hebben ze hun filmpje.

Als jij een paar nanoseconden niet realtime vindt, vind je dan live TV ook oud omdat dat een paar seconden achterloopt totdat het het huis binnenkomt?

Ik begrijp uit dit artikel niet precies wat voor producten dit zou kunnen opleveren. Een superkleine hardeschijf ofzo?

magnetische opslag en kwantumcomputers.

...of een even grote harde schijf met een gigantische data capaciteit

ik denk eerder supper-snel ram-geheugen met nog meer capaciteit

Supper snel?
Je weet toch dat je met regelmaat moet eten

ik denk eerder supper-snel ram-geheugen met nog meer capaciteit

Tja, maar super-snel-ram geheugen met gigantische capaciteit is natuurlijk ook heel goed bruikbaar in supersnelle SSD's

Als jij een paar nanoseconden niet realtime vindt, vind je dan live TV ook oud omdat dat een paar seconden achterloopt totdat het het huis binnenkomt?

Als je op deze manier naar een voetbalwedstrijd zou willen kijken dan laat je de wedstrijd spelen en een seconde na de aftrap maak je een foto. Dan speel je de wedstrijd opnieuw, deze keer maak je na twee seconde een foto. En weer begin je van voren af aan, met na drie seconde een foto. Etc, etc, etc. Vervolgens plak je al die foto's achter elkaar en heb je een "video" van de wedstrijd. Nee, dat noem ik niet realtime.

Overigens, op de schaal waarop we hier werken heb je een aanzienlijk betere kans (of zelfs een garantie??) dat de foto's netjes op elkaar aansluiten, omdat het proces elke keer exacte hetzelfde verloopt; bij een voetbalwedstrijd is dat net even anders.

Als die wedstrijd elke keer hetzelfde verloopt kun je deze techniek wel toepassen. En aangezien atomen altijd hetzelfde reageren op een constante impuls, is dit wel correct.
Maar inderdaad, het wordt niet realtime opgenomen, maar als je de samengevoegde film achteraf bekijkt lijkt het wel alsof deze in realtime is opgenomen. En dat is het doel van de opname.

Wellicht zou u het wel realtime noemen als er telkens dezelfde goal gemaakt werd.

Als je het filmpje had gekeken, had je kunnen zien dat ze het proces herhalen, met steeds een andere delay totdat ze een film hebben.

Ik denk dat, bij kwantummechanische effecten welke hier zeker van toepassing zijn, is het dan niet steeds anders?

En je kan hiermee idd een grote harde schijf(of ram) maken.

Nog steeds is realtime het gelijkertijd uitvoeren.

Hier zit enigszins vertraging in. Alhoewel het voor de mens realtime is. Zit er voor de computer absoluut een verschil tussen.

Ik ben benieuwd of het ook echt gaat werken, zeker als ze als eerst magnetisme gaan aanvallen, wat niet bepaald een open boek is. Als dit gaat werken is het een hele slim bedachte methode om iets te meten.

Ik denk dat dit onderzoek niet product gerelateerd is. Er worden meerdere uiteindelijke toepassingen genoemd en een ervan heeft met magnetische opslag te maken
Het is meer het vergaren van kennis om een uiteindelijk oplossing te destileren.

Het gedrag van atomen te kunnen beinvloeden en realtime bekijken is wat mij betreft super cool.

Volgens mij is dit gewoon een technologie om hele snelle events (nanoseconde per frame) te vertalen naar iets wat wij kunnen waarnemen en het daardoor mogelijk wordt om beter atoom-onderzoek te doen. Niks over storage etc. etc. Tweakers verzint er weer een hoop omheen.

Ik neem aan dat dit een stap in de goede richting is om opslag steeds weer iets kleiner te krijgen.