データストレージをより小さな形に縮小する研究において、科学者たちは非常に小さな勝利を収めました。
彼らは、本質的には信じられないほど小さな磁石を作成することでそれを実現しました。それは、わずか原子1個分の大きさで、すぐに冷蔵庫に誕生日カードを貼り付けられるようになるわけではありませんが、データポイントを保存するという別のことが可能です。
ネイチャー誌に掲載されたこの実験では、ホルミウムと呼ばれる希土類元素の原子が用いられました。カリフォルニア州にあるIBMの研究施設の物理学者たちは、ホルミウム原子を酸化マグネシウム製の特殊な表面に置くと、通常の磁石と同じように、磁極が上下に自然に向きを変え、安定した状態を維持することを発見しました。さらに、先端が原子1個分の幅を持つ針を備えた走査型トンネル顕微鏡で原子に電気刺激を与えることで、原子を反転させることに成功しました。
この実験は、ハードドライブの磁気ディスクの仕組みを模倣したものです。磁気ディスク上の小さな磁石は上向きか下向きかのどちらかを向いており、その向きによって1か0のバイナリ情報が伝達されます。しかし、ハードドライブ上の情報ビットは物理的にははるかに大きく、約10万個から100万個の原子で構成されています。IBMの実験におけるビットはごくわずかです。
スイス連邦工科大学ローザンヌ校の科学者でこの研究の第一著者であるファビアン・ナッテラー氏は、この実験は、たった一つの原子に1ビットの情報を保存できることを示していると述べている。
原子は小さな蝶のように見えます。原子自体が蝶の体であり、その磁場が一対の羽を形成しています。原子の位置、つまり磁場のN極が上か下かが、0か1かの情報を表します。
IBMアルマデン研究所の研究科学者クリストファー・ルッツ氏は、この種の技術をスケールアップできれば、理論上はわずか1平方インチに8万ギガバイトの情報を保存できると見積もっています。IBMの声明によると、つまりクレジットカードサイズのデバイスに3500万曲を保存できるということです。
ルッツ氏は、原子は隣接する原子と干渉することなく、互いに約1ナノメートル以内に配置することができ、高密度に詰め込むことができると述べている。
しかし、この技術がすぐにスマートフォンに搭載されるわけではありません。まず、この実験では1ケルビンという非常に低い温度が必要でした。これは華氏マイナス450度よりも低い温度です。これはかなりのエネルギーを消費するため、ほとんどのデータ保存環境では現実的ではありません。
「実用的なデバイスを作る直接的な道筋はない」とルッツ氏は言う。「だが、将来その規模のデバイスを作る時のために、個々の原子の規模で物事を行うためのツールと理解を獲得しつつあるのだ。」
「私たちは本当に探求しているのです」と彼は付け加えた。この研究は、「原子一つ一つにアクセスできるようになると何が起こるのかを探る、新たな大陸への進出」を意味する。
