数据存储：原子和空洞

中国日报网10月21日电 据英国《经济学人》报道，如果能自由组合原子，那么，这些受操控的原子在什么地方吗？在其1959年一堂影响深远课程《底下的空间大得很》（There's Plenty of Room at the Bottom）里，物理学家理查德 费曼也问到这个问题。操控原子，意味着能直接使用原子书写信息，就象写文章一样。费曼当时预言，一整部《大英百科全书》可以写在大头针的针尖上。

三十年后，IBM的科学家确实成功地实现了。他们用35个氙原子(xenon atoms)在一张镍片上刻出了IBM的公司名字。不过，这些独立的原子会四处游动。在低温下，原子的活动性会下降，要保持原子不动，研究人员将它们放在零下269摄氏度——仅比绝对零度，即物理意义上的最低温度，高4度——的温度里。由于成本超高，刻三个字母以上的字就没有任何更多的意义了。

目前，由荷兰代尔夫特科技大学（Delft University of Technology）的塞得尔·欧特(Sander Otte)带领的一组研究人员取得了更好的成绩，有可能为大规模的原子存储探索出一条路。他们不只是刻了三个字母，而刻了一段文字（大约是一千个字节）。在后续的实验中同，在零下196摄氏度的温度里，他们所使用的存储设备证明是稳定的。这听起来可能特别自然，可这是在液态氧(liquid-nitrogen)冷却的状态下实现，这比IBM使用的液态氦（liquid helium）便宜得多。

这个研究团队并不像IBM的团队一样，用原子来刻字，而是用二进制代码来存储信息。他们用一张铜片上涂上氯原子——氯原子自然而然地会在铜片上形成晶体状。不过，研究团队只氯覆盖了六分之五的铜片表面。因而，氯晶体含有大量的多余空间，能用来保存氯原子，但实际上并没有。由于原子之间存在着引力，晶体比IBM使用的单个原子更稳定。

研究团队用一组单原子对一个空白空间的方式给信息编码。通过来回滑动每一个匹配对中的原子，研究人员可以编写并改写存储。为了达到种效果，研究人员使用扫描隧道显微镜（scanning tunneling microscope, STM）的探针——与IBM在26年前的实验中使用的同样设备。将八个比特组成一个字节，能在展示文本的标准电脑组合中编码一个字母。

有凹痕的晶体很稳定，研究人员测定只有96x126纳米大小的平面（（一个HIV病毒的直径大约有120纳米长））上编写1016个原子字节。这实现了每平方厘米78亿比特的信息密度，比目前最先进的电脑硬盘密度高几百倍。

如此高密度的原子存储未来可用于扩展手机、电脑和数据中心的内存。不过，仍然要解决两个问题。如果原子在常温情况下能保持稳定，作用会很大。另外，至少现在而言，这个形成的过程极其缓慢。奥特教授称，每64个字节的读写速度是一到两分钟。他估计能大大突破这种速度，达到每秒编写一百万个字节。不过，这个速度还是比现在的硬盘慢几千倍。

然而，目前取得的这个最新进展还是让人感到惊讶。那么，奥特教授会用什么设备来刻他的原子平板电脑呢？当然上费曼演讲里的两段话。目前看来，我们可以用自己想要的方式组合原子。

(编译：左琳琳 编辑：王旭泉)