Memoria quantistica: un cristallo può contenere terabyte di dati in un millimetro. Un team di ricercatori dell’University of Chicago Pritzker School of Molecular Engineering ha messo a punto un metodo potenzialmente rivoluzionario per memorizzare dati sfruttando i difetti dei cristalli come sequenze di uno e zero, ciascuno delle dimensioni di un singolo atomo.
Di cosa si tratta? Il Professor Tian Zhong, docente presso l’ateneo americano, ha spiegato che ogni cella di memoria viene creata a partire da un singolo atomo mancante, ovvero un difetto nella struttura cristallina. Grazie a questa tecnica è possibile comprimere terabyte di dati in un cubo di materiale di appena un millimetro di lato, come dimostrato nella ricerca pubblicata sulla rivista Nanophotonics.
L’aspetto più interessante di questa scoperta risiede nell’approccio interdisciplinare adottato dal team, che ha saputo applicare tecniche quantistiche per potenziare i computer classici non quantistici. La ricerca ha preso le mosse dagli studi sui dosimetri per radiazioni – dispositivi comunemente utilizzati per misurare l’esposizione alle radiazioni del personale ospedaliero – reinventandone l’utilizzo nel campo della memoria microelettronica.
Leonardo França, ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Zhong e primo autore dello studio, ha evidenziato come il team abbia integrato la fisica dello stato solido, tipicamente impiegata nella dosimetria delle radiazioni, con la ricerca nel campo della scienza quantistica. Questo approccio ha permesso di sviluppare una tecnologia di archiviazione che fa da ponte tra il mondo quantistico e quello dell’archiviazione ottica dei dati.
Per realizzare questa nuovissima tecnica di memorizzazione, il team ha incorporato elementi delle terre rare, noti anche come lantanidi, in un cristallo. Nello specifico, hanno utilizzato praseodimio e un cristallo di ossido di ittrio, anche se il processo può essere applicato a una varietà di materiali, sfruttando le potenti e flessibili proprietà ottiche delle terre rare.
A differenza dei dosimetri, che vengono attivati dai raggi X o gamma, questo dispositivo di archiviazione viene attivato da un semplice laser ultravioletto. Il laser eccita i lantanidi, provocando il rilascio di elettroni che vengono catturati dai difetti nel cristallo di ossido, come le lacune dove manca un singolo atomo di ossigeno.
Mentre i difetti dei cristalli vengono comunemente utilizzati nella ricerca quantistica per creare “qubit”, il team dell’università americana ha scoperto una nuova applicazione. Sono riusciti a controllare quali difetti fossero carichi e quali no, designando le lacune cariche come “uno” e quelle non cariche come “zero”, trasformando così il cristallo in un dispositivo di archiviazione altamente efficiente che supera i limiti precedenti del computing classico.
Fonte: phys.org
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