IBM研究人员发现了一种方法，可以只用12个铁原子创建一个字节，而目前的磁数据存储技术需要大约100万个原子来存储一个比特。
IBM周四宣布，经过5年的工作，其研究人员已经能够将创建数据所需的原子数量从大约100万个减少到12个。
这一突破可能使数据存储硬件制造商有朝一日能够生产出比现在的硬盘和闪存驱动器大几个数量级的产品。
“从保守的角度看……而不是1TB的设备，你将拥有100TB到150TB。与其将你所有的歌曲存储在一个驱动器上，你将能够将你所有的视频存储在设备上，”IBM研究人员和该项目的首席研究员安德烈亚斯·海因里希说。
今天，存储设备使用的是铁磁性材料，其中原子的自旋是对齐的或朝着相同的方向。
IBM的研究人员使用了一种名为反铁磁性的非传统磁性形式，这种形式的原子自旋方向相反，使科学家能够创造出一种实验性的原子规模的磁体存储器，其密度至少是现在的硬盘驱动器和固态存储芯片的100倍。
这项技术有朝一日也可以应用于磁带媒体。
虽然IBM研究人员的研究成果背后的科学原理很复杂，但结果却很简单:他们对“异性相吸”这句古老的格言进行了曲解。
现在的磁存储方法是铁原子以同样的磁极化排列在一起，需要它们之间更大的距离，而IBM发明了具有相反磁化强度的原子，将它们拉得更紧密。
“摩尔定律基本上是行业的驱动力，让零部件一点一点地缩小，然后解决随之而来的工程挑战，但保持基本概念不变。磁性数据存储甚至晶体管的基本概念在过去的20年里并没有真正改变，”海因里希说。“摩尔定律的终极目标是单个原子。这就是我们的切入点。”
研究人员从一个铁原子开始，利用扫描隧道显微镜的尖端来切换连续原子中的磁信息。他们不断努力，最终成功地将一个比特的磁信息可靠地存储在12个原子中。然后，扫描隧道显微镜的尖端被用来将位中的磁性信息从0转换为1，然后再转换回来，使研究人员能够存储信息。
扫描隧道显微镜图像12个铁原子组装成一个原子精确反铁磁(来源:IBM研究)
IBM在硝酸铜上使用铁原子进行实验，但其他材料理论上需要更少的原子来存储数据。
然后，研究人员将86个比特组合成一个字节的数据，比如一个字母或数字。然后IBM将许多字节放在一起创建信息。他们使用新技术拼出的第一个单词是:T-H-I-N-K，这需要5个字节的信息或400个磁化原子。
IBM Almaden设备的首席项目研究员、物理学家Andreas Heinrich说:“原子级的磁数据存储比单个传统比特要小一个数量级。”
海因里希很快指出，在这一点上，这个突破更多的是理论，而不是实际;存储制造商不会制造一种使用扫描隧道显微镜来回转换位元来存储数据的存储设备。
但研究证明，存储介质的密度可以比现在大得多。
海因里希说:“如果你观察固态设备中的磁性数据存储元件，比如自旋电子学设备(也被称为磁学)或硬盘驱动器，你会发现每个比特中大约有100万个原子。”“所以与我们目前的状况相比，你有很大的回旋余地。”
原子级反铁磁体的微型信息存储。字母“S”(01010011)的二进制表示被存储在八个铁原子阵列的尼尔态中(来源:IBM Research)
海因里希预测，使用IBM新数据存储方法的设备将需要5到10年的时间才能开发出来，但这项研究至关重要，因为它证明了以前对数据存储的理论限制并不存在。
“在亚硝酸盐铜表面使用铁原子可能远不是一项真正的技术。你不会想用我们正在使用的研究工具来建造它，”他说。“你想要在大规模环境中以低成本建造它，这是一个巨大的工程挑战。”
反铁磁体并不是IBM正在研究的唯一一个数据存储项目。去年，该公司生产它的第一个赛道记忆电路这也可能导致硅芯片的容量与今天的硬盘驱动器，但耐用性和性能闪存驱动器。然而，Henrich说Racetrack的技术介于今天的存储介质和IBM最近发现的反铁磁体之间。
T-H-I-N-K……这个图显示了一个磁字节在不同的磁状态下成像5次。右边缘的一个白色信号对应于逻辑0(并被标记为这样)，一个蓝色信号对应于逻辑1。在两个连续的图像之间，位的磁状态被转换为ASCII字符“THINK”的二进制表示。
海因里希补充说:“在技术领域，希望这将聚集一些动力，允许他们使用反铁磁结构作为活性元素，然后解决所有与此相关的技术问题。”
Lucas Mearian为Computerworld提供存储、灾难恢复和业务连续性、金融服务基础设施和医疗保健IT。在Twitter上关注卢卡斯@lucasmearian，或同意卢卡斯的RSS提要．他的电子邮件地址是lmearian@computerworld.com．
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这篇文章，“IBM打破了摩尔定律，将位切成12个原子”最初发表于《计算机世界》 ．