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《科学》:原子核自旋或成新式存储器

来源:www.timetimetime.net 时间:2020-04-05 编辑:原创
作者:刘霞资料来源:科技日报发布日期:2010年

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《科学》:核自旋或新记忆

据美国物理学家组织网12月17日(北京时间)报道,科学家已经实现了核自旋存储和实验室数据的首次电子读取,数据存储时间为112秒。研究人员表示,核自旋可能成为世界上最小的计算机内存,这种新型内存可以广泛应用于量子计算机。

这项研究是由犹他大学的克利斯朵夫博姆和澳大利亚悉尼大学的达纳麦卡姆领导的。博姆在12月17日发行的《科学》杂志上说:“这是一种全新的存储和阅读信息的方式。以前没有科学家以电子方式读取过核自旋存储的数据。”两年前,一个研究小组还报告说,他们已经允许所谓的“量子数据”在原子核中存储2秒钟,但是没有读取数据。

2006年,bohm的团队证明读取嵌在硅半导体中的磷原子中存储的10,000个电子的自旋数据是可行的。现在,新的实验已经实现了核自旋存储和数据的电子读取。

在最新的实验中,麦考密克和鲍姆的团队使用了一个掺杂磷的硅晶片,尺寸约为1平方毫米,并在其上放置了电触点。该设备位于被超强磁场包围的超冷容器中。该设备通过电线和记录数据的示波器与电流相连。科学家使用高达8.59特斯拉的磁场来调节磷电子的自旋。

接下来,科学家利用接近太赫兹电磁波的脉冲旋转围绕磷原子运动的电子,然后利用调频范围内的无线电波读取存储在电子中的自旋数据,并将这些数据写入磷原子核。随后,核自旋信息通过接近太赫兹波的脉冲传输回运行中的电子,因为电子自旋被转换成电流并振动,从而触发读取数据的过程。

Bohm说物理学家可以在短时间内读取相同的原子核自旋数据2000次,这证明了读取不会破坏原子核,所以数据可以可靠地存储。

博姆解释说,核自旋比电子自旋更能储存信息。因为电子自旋很容易被周围的电子和原子的温度改变。位于原子中心的原子核的自旋不会受到电子云的影响。核自旋可以更好更长时间地存储信息。新研究中112秒的平均存储时间听起来可能不长,但博姆说,现代电脑或笔记本电脑中的动态随机存取存储器(DRAM)只能以毫秒(千分之一秒)为单位存储信息。

Bohm指出,这项技术仍然面临巨大的技术障碍:核自旋存储和读出装置只能在3.2开尔文(仅略高于绝对零度)下工作,原子几乎冻结在静止状态,只能轻微摆动。此外,该装置必须被超强磁场包围,读取的是大量原子核和电子群的自旋,而真正的量子计算机只需要读取单个粒子的自旋,他们希望在几年内能够做到这一点。

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美国物理学家组织网络(英文)的相关报道

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