Почему нам нужно 12 атомов для хранения 1 бита данных?

Недавние исследования в IBM нашли способ хранить 1 бит данных в 12 атомах.

Хотя это большое достижение по сравнению с тем, что мы имеем сегодня, для человека, не являющегося физиком, вроде меня, оно кажется пустой тратой времени.

Из этого рисунка на той же странице:

введите описание изображения здесь

похоже, что мы можем определить 1 и 0 на основе выравнивания магнитных свойств 12 атомов.

Но почему меньшая единица, например, всего один атом, недостаточно хороша?

1 бит информации означает, что можно выделить два устойчивых состояния , в которые можно перевести систему, и она останется в этом состоянии. Как вы собираетесь достичь этого с 1 атомом?
@valdo: просто - намагниченность слева направо - это одно состояние, напротив - другое.

Ответы (3)

Я не думаю, что это ограничение физики, а одно из текущих инженерных возможностей. Как указывает ваша ссылка, использование 12 атомов позволило сохранить информацию, не влияя на информацию, хранящуюся рядом с ней. Вам также понадобится достаточный объем данных, чтобы можно было читать и записывать информацию, не затрагивая данные рядом с интересующими. Теоретически двоичные данные могут быть сохранены в другой характеристике, например, в отдельном атоме, но у нас (IBM) в настоящее время нет способа сделать это.

Просто добавлю немного к вашему ответу (и без специальных знаний об этой разработке IBM): масса атомов, вероятно, связана с принципом неопределенности, когда измерение физического свойства всего одного атома, вероятно, изменит его состояние и вместо этого, при измерении 12 с помощью современного оборудования, вероятно, будет более стабильным и не изменится из-за измерения.
@Chiguireitor Но разве ЛЮБОЕ измерение не повлияет на состояние атомов в целом?
@Revo действительно, но как стабильная «молекула» это 12-атомное соединение, вероятно, восстановится до исходного состояния после измерения, отсюда и необходимость в этой структуре. Это чем-то похоже на термопластические материалы, которые после повреждения могут восстанавливаться под воздействием тепла.
@Chiguireitor Это очень странно. Я никогда не встречал ничего подобного в постулатах квантовой механики. Вы говорите, что состояние после «коллапса» в одно из собственных состояний измеряемой наблюдаемой имеет память, поэтому оно вернется к своему состоянию после коллапса?! Я не думаю, что это возможно, потому что когда государство рухнуло, оно стало другим государством.
@Revo Я точно не знаю, как IBM добилась этого, но я знаю, что это происходит при связывании белков, когда определенные белки изгибаются в соответствии с тем, с какими другими белками они связаны из-за некоторых взаимодействий между их связывающими атомами ... однако я не эксперт, так что не верьте мне на слово. РЕДАКТИРОВАТЬ: И я не говорю о «памяти» как таковой, это больше похоже на взаимное состояние, когда вы измеряете только один «граничный» атом структуры, а «стабильная» связь остальных стабилизирует измеряемую часть после нарушения.

Для любого вида магнитного хранилища данных вам необходимо магнитное состояние, стабильное во времени. Магнитный момент изолированного одиночного атома не имеет какого-либо предпочтительного направления, поэтому энергетические состояния вырождены.

12 атомов, использованных в этом эксперименте, не являются нижним пределом, в принципе он может работать и с 2 атомами, учитывая правильное магнитное взаимодействие между этими двумя атомами. По мере уменьшения количества атомов вероятность переворота магнитного момента из-за тепловых флуктуаций всего кластера резко возрастает, поэтому ваша информация будет потеряна через короткое время.

Один атом можно использовать только в том случае, если вы используете другое свойство, например позицию для хранения данных. IBM даже разработала такую ​​систему с атомно-силовым микроскопом, который в принципе мог использовать только один атом, но я не уверен, насколько далеко они продвинулись в практическом применении ( память Millipede ).

Является ли фундаментальное отличие «квантовых вычислений» тем, что они допускают вырожденные энергетические состояния? Так будет ли правильно сказать, что это устройство раздвигает границы детерминированных вычислений?
Это определенно раздвигает границы детерминированного хранения данных, но я бы не стал сравнивать его с квантовыми вычислениями, поскольку весь этот подход здесь заключается только в хранении и чтении битов данных, а не в каких-либо вычислениях.

1 атом можно использовать для хранения информации, просто это не совсем удобно.

10 лет назад IBM использовала атомно-силовой микроскоп (АСМ), чтобы написать слово «IBM» отдельными атомами ксенона (?) на кремниевой пластине.

Конечно, вам нужен был АСМ, и образец должен был храниться при температуре в несколько градусов Кельвина в предположительно довольно внушительном вакууме.

IBM, написанная с отдельными атомами

«1 бит можно использовать для хранения информации», с этим не поспоришь. :)
Что изображено на этой картинке? Что это за вершины, похожие на горы?
@Lazer, это «изображение» отдельных атомов с помощью АСМ, обозначающее IBM.
Почему нам нужно 12 атомов для хранения 1 бита данных?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v