科学家如何将信息存储在单个原子中

在将数据存储缩小到越来越小的形式的过程中，科学家们取得了非常小的胜利。

他们通过创造一种本质上非常小的磁铁来实现这一目标：它只有一个原子大小，虽然它不会很快被用来把生日贺卡贴在你的冰箱上，但它可以做其他事情：存储数据点。

《自然》杂志描述了这项实验，实验对象是一种稀土元素钬的原子。在加利福尼亚州 IBM 研究机构工作的物理学家发现，当钬原子被放置在由氧化镁制成的特殊表面上时，它们会自然地定向，磁北极和磁南极（就像普通磁铁一样）指向上方或下方，并保持稳定。更重要的是，他们可以用扫描隧道显微镜对原子进行电击，使原子翻转，这种显微镜的针头只有一个原子宽。

这项实验模拟了硬盘磁盘的工作方式。磁盘上的微型磁铁要么朝上，要么朝下，而这个方向传达的是二进制信息——要么是 1，要么是 0。不过，硬盘上的信息比特在物理上要大得多：它们由大约 10 万到 100 万个原子组成。IBM 实验中的比特非常小。

瑞士洛桑联邦理工学院的科学家、这项研究的第一作者 Fabian Natterer 表示，实验表明他们可以在一个原子中存储一比特信息。

你可以把原子想象成一只小蝴蝶。原子本身是昆虫的身体，而它的磁场形成一对翅膀。原子的位置（磁场北极向上或向下）代表信息，要么是零，要么是一。

IBM 阿尔马登研究中心的研究员 Christopher Lutz 估计，如果这种技术能够扩大规模，理论上一平方英寸就能存储 80,000 GB 的信息。换言之，根据 IBM 的一份声明，一张信用卡大小的设备可以存储 3500 万首歌曲。

卢茨表示，原子之间的距离可以控制在大约一纳米的范围内，而不会干扰相邻的原子，这意味着它们可以紧密排列。

但这项技术不会很快出现在你的智能手机上。首先，实验需要非常非常低的温度：1 开尔文，低于 -450 华氏度。这非常耗能，在大多数数据存储设置中并不实用。

“目前还没有直接的方法来制造出实用的设备，”卢茨说，“但我们可以获得工具，并了解如何在单个原子的尺度上做事，以便在未来建造出这种尺度的设备。”

“我们确实在探索，”他补充道。这项研究代表着“一个新​​大陆，让我们探索当你一次接触一个原子时会发生什么。”