2月22日消息，據(jù)EENewsEurope 報(bào)道，芝加哥大學(xué)普利茲克分子工程學(xué)院 （UChicago PME） 的研究人員探索了一種從晶體缺陷中制造 “1” 和 “0” 的技術(shù)，每個(gè)缺陷都相當(dāng)于經(jīng)典計(jì)算機(jī)內(nèi)存應(yīng)用的單個(gè)原子的大小，允許“在只有1立方毫米大小的小立方體材料中實(shí)現(xiàn) TB 級(jí)比特”的數(shù)據(jù)。

作為跨學(xué)科方法的結(jié)果，這項(xiàng)創(chuàng)新利用量子技術(shù)將輻射劑量計(jì)（存儲(chǔ)醫(yī)院工作人員從 X 射線機(jī)吸收的輻射量的設(shè)備）的研究轉(zhuǎn)變?yōu)殚_創(chuàng)性的微電子內(nèi)存存儲(chǔ)。

“每個(gè)記憶單元都是一個(gè)缺失的原子——一個(gè)缺陷，”芝加哥大學(xué) PME 助理教授兼實(shí)驗(yàn)室監(jiān)督員 Tian Zhong介紹：“現(xiàn)在，您可以將數(shù) TB 比特?cái)?shù)據(jù)封裝在只有一毫米大小的小立方體材料中。”

博士后研究員和原始論文的第一作者 Leonardo Fran?a 解釋了所有這些工作原理的一些更詳細(xì)的細(xì)節(jié)。他說：“我們找到了一種將應(yīng)用于輻射劑量學(xué)的固體物理學(xué)與一個(gè)在量子方面工作很強(qiáng)的研究小組相結(jié)合的方法，盡管我們的工作并不完全是量子。對(duì)研究量子系統(tǒng)的人有需求，但與此同時(shí)，也有提高經(jīng)典非易失性存儲(chǔ)器存儲(chǔ)容量的需求。正是在量子和光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)之間的這個(gè)接口上，我們的工作奠定了基礎(chǔ)。”

這一切都始于 Fran?a 在巴西圣保羅大學(xué)攻讀博士學(xué)位期間，當(dāng)時(shí)他正在研究輻射劑量計(jì)。

“例如，在醫(yī)院和粒子加速器中，需要監(jiān)測(cè)人們暴露于多少輻射劑量，”Fran?a 說。“有些材料可以吸收輻射并將這些信息存儲(chǔ)一段時(shí)間。”

通過光學(xué)技術(shù)，F(xiàn)ran?a 可以縱和“讀取”這些信息。

“當(dāng)晶體吸收足夠的能量時(shí)，它會(huì)釋放電子和空穴。而這些指控被缺陷所掩蓋，“Fran?a 說。“我們可以閱讀這些信息。你可以釋放電子，我們可以通過光學(xué)方式讀取信息。

看到內(nèi)存存儲(chǔ)的潛力后，F(xiàn)ran?a 將這項(xiàng)非量子工作帶入了 Tian Zhong 的量子實(shí)驗(yàn)室，以利用量子技術(shù)構(gòu)建經(jīng)典內(nèi)存。

內(nèi)存存儲(chǔ)技術(shù)使用“稀土”離子（鑭系元素）——特別是一種叫做鐠的稀土元素和一種氧化釔晶體。然而，該工藝可以用于各種材料，利用稀土強(qiáng)大、靈活的光學(xué)特性。

“眾所周知，稀土具有特定的電子躍遷，允許您選擇特定的激光激發(fā)波長(zhǎng)進(jìn)行光學(xué)控制，從紫外到近紅外范圍，”Fran?a 說。

與由 X 射線或伽馬射線激活的劑量計(jì)不同，晶體內(nèi)存存儲(chǔ)設(shè)備是使用簡(jiǎn)單的紫外線激光激活的。激光刺激鑭系元素，鑭系元素反過來釋放電子。電子被氧化物晶體的一些缺陷捕獲——例如，結(jié)構(gòu)中單個(gè)氧原子應(yīng)該存在但實(shí)際上沒有的單個(gè)間隙。

“不可能找到?jīng)]有缺陷的晶體——無論是自然界還是人造晶體——”Fran?a 說。“所以我們正在做的是利用這些缺陷。”

雖然這些晶體缺陷通常用于量子研究，在從拉伸鉆石到尖晶石的寶石中糾纏在一起形成“量子比特”，但芝加哥大學(xué) PME 團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了另一種用途。他們能夠指導(dǎo)缺陷何時(shí)收費(fèi)，哪些不收費(fèi)。通過將帶電間隙指定為“1”，將未帶電間隙指定為“0”，他們將晶體變成了一個(gè)強(qiáng)大的內(nèi)存存儲(chǔ)設(shè)備。

“在這個(gè)1毫米立方體中，我們證明了至少有大約 10 億個(gè)基于原子的記憶——經(jīng)典記憶、傳統(tǒng)記憶，” Tian Zhong說。