Срочные новости раздела
Исследователи смогли оперировать двумя битами в одном атоме

Исследователи смогли оперировать двумя битами в одном атоме

Физики из Делфтского технологического университета смогли независимо управлять двумя различными типами магнетизма в атоме. Фактически такое влияние дает возможность хранить в одном-единственном атоме два бита информации.

Графическая интерпретация вращения электрона вокруг ядра атома ©  TU Delft

Магнетизм атома — результат вращения его электронов вокруг ядра. Такое вращение может быть двух типов. «Сравните с Землей, вращающейся вокруг Солнца, — приводит пример Сандер Отте, руководитель исследования. — С одной стороны, она вращается вокруг Солнца, что обуславливает годовые циклы. Также Земля вращается вокруг своей оси, что приводит к чередованию дня и ночи».

Электрон подобным образом вращается как вокруг атомного ядра, так и вокруг собственной условной оси. Соответственно, у этой частицы есть два угловых момента: орбитальный, обусловленный движением по ядерной орбите и спиновый, который зависит от вращения частицы вокруг своей оси.

Каждое из этих движений в принципе можно использовать для хранения информации. Например, орбитальное вращение может происходить по или против часовой стрелки. Таким образом, эти два направления могут представлять значения двоичной системы — 0 и 1. Аналогично обстоит ситуация со спиновым вращением. Теоретически это дает возможность хранить в одном атоме сразу два бита информации. «На практике, однако, это довольно сложно, — объясняет Сандер Отте. — Если вы меняете направление орбитального вращения на противоположное, спин тоже почти всегда изменяется при этом».

Исследование, проведенное в Делфтском университете, открыло возможность для управления орбитальным вращением частицы, не влияя на ее спин. Этот феномен связан с так называемым эффектом Эйнштейна — де Хааза — Ричардсона, который состоит в том, что ферромагнетик при намагничивании вдоль некоторой оси приобретает относительно нее вращательный импульс, пропорциональный приобретенной намагниченности. Таким образом, изменение направления орбитального движения атома может быть скомпенсировано намагничиванием куска металла, в котором этот атом находится.

Для манипуляций в своей работе ученые использовали сканирующий туннельный микроскоп: в нем на атомы воздействует сверхтонкая игла, на которую подается небольшой электрический потенциал. Обычно каждый атом ферромагнетика вступает в контакт с несколькими соседними атомами, что усложняет манипуляции. В новом исследовании физики достигли идеального разделения между орбитальным и спиновым вращением, поместив атом железа при помощи иглы микроскопа точно поверх единичного немагнитного атома азота в нитриде двухвалентной меди (Cu2N) или аурикуприде (Cu3Au).

Возможность хранить по несколько битов в отдельных атомах увеличила бы текущую максимальную емкость памяти во много раз. Однако Отте предупреждает, что до коммерческого атомарного хранения данных еще далеко:

«Главный результат в том, что мы сделали еще один шаг вперед в нашей способности контролировать атомы и даже электроны, вращающиеся вокруг них. Это прекрасно само по себе».

Статья опубликована в журнале NPJ Quantum Materials   Источник: naked-science.ru

Источник: sci-dig.ru

Последние записи - Наука

самые читаемые новости

#Наука

В экспериментах на мышах группа исследователей из России, Китая, Нидерландов и Бразилии под руководством ученых СПбГУ обнаружила возможные механизмы переключения патологии мозга от состояния
подробнее...

РИА Новости. Американские ученые выяснили, что формирование воспоминаний контролируется хроматином — комплексом нуклеиновых кислот и белков. Когда мозг формирует память, детали событий кодируют
подробнее...

Листья хищного растения Dionaea muscipula, известного как венерина мухоловка, быстро закрываются, чтобы поймать свою жертву: среди таковых обычно значатся муравьи, пауки, жуки, кузнечики и другие
подробнее...

Мегалодоны считаются одними из самых больших рыб, когда-либо существовавших на Земле. Считается, что эти древние акулы достигали 16 метров в длину, хотя точно оценить их размеры достаточно сложно.
подробнее...

Ученые из СПбГУ совместно с исследователями из Каролинского института (Швеция) впервые показали, что внутри живого организма млекопитающего возможно направленное создание клеток центральной нервной
подробнее...

Сотрудники лаборатории «Центр алгоритмической биотехнологии» СПбГУ в составе группы российских и американских ученых разработали сборщик metaFlye, специализирующийся на сборке образцов ДНК микробных
подробнее...

В лингитовом месторождении Шуйтанба в китайской провинции Юньнань палеонтологи обнаружили окаменевшие останки мезопитека  (Mesopithecus pentelicus) — вида обезьян, жившего в Европе и Азии 7–5
подробнее...

Ученые выяснили, что муравьи способны строить конструкции из песка для добычи жидкой пищи. В последнем эксперименте они создали нечто наподобие сифона и смогли безопасно вытянуть из контейнера до
подробнее...

Ученые из Портсмутского университета (Великобритания) обнаружили новый вид небольшого птерозавра, размером с индейку, который не похож ни на одного своего собрата благодаря своему длинному тонкому
подробнее...

Генетическая наследственность некоторых людей от неандертальцев может повысить риск развития тяжелой формы COVID-19, — пишет sciencenews.org.
подробнее...

В пустыне Гоби на территории нынешней Монголии обнаружили останки необычных динозавров. Сразу несколько почти полных скелетов показали, что эти животные были оперенными и беззубыми, напоминая попугаев
подробнее...

Кристаллографы-минералоги Санкт-Петербургского университета описали новый минерал гликинит, который назвали в честь выдающегося ученого СПбГУ Аркадия Эдуардовича Гликина. Открытие научная группа под
подробнее...

Физики синтезировали первый в мире сверхпроводник на основе сероводорода и метана, который сохраняет свои свойства при температуре в 15 °С. Это почти на 40 градусов выше предыдущего рекорда. Правда,
подробнее...

Антибиотики стали одним из самых важных открытий в истории, снабдив человечество невероятно эффективным оружием в борьбе с бактериальными инфекциями. И тем страшнее будет его потерять из-за различных
подробнее...

Врач, профессор СПбГУ академик РАН Юрий Наточин и директор Института когнитивных исследований СПбГУ член-корреспондент РАО, профессор Татьяна Черниговская представили научную работу, в которой
подробнее...

Анализ зубов возрастом 200 миллионов лет показал, что древние млекопитающие были медлительными и жили гораздо дольше современных, а их метаболизм, скорее всего, был таким же, как у мелких
подробнее...

Используя магнитное поле и гидрогели, группа исследователей из Медицинской школы Перельмана при Университете Пенсильвании (США) разработала новый возможный способ восстановления хрящевой ткани,
подробнее...

Моча — продукт фильтрации крови почками, откуда она попадает в мочевой пузырь. Здесь моча накапливается, заставляя упругие мышечные стенки пузыря растягиваться. Когда растяжение достигает
подробнее...