美國芝加哥大學(xué)研究人員開發(fā)出一種創(chuàng)新性的存儲技術(shù)，利用晶體內(nèi)的單原子缺陷來表示數(shù)據(jù)存儲中的二進(jìn)制數(shù)“1”和“0”，將幾個太字節(jié)（TB）的數(shù)據(jù)存儲在邊長僅為1毫米大小的晶體立方體中。相關(guān)論文發(fā)表在最新一期《納米光子學(xué)》雜志上。

歷史上，用于表示二進(jìn)制數(shù)據(jù)“1”和“0”的物理載體（如打孔卡片、真空管、晶體管等）的尺寸，限制了設(shè)備可存儲的信息量。此次，研究人員利用晶體結(jié)構(gòu)中缺失的原子，在不超過1毫米的空間中存儲了數(shù)兆字節(jié)數(shù)據(jù)。

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研究中使用的晶體在紫外線下充電。芝加哥大學(xué)普利茲克分子工程學(xué)院實驗室發(fā)明的這一工藝可應(yīng)用于多種材料，充分利用稀土強(qiáng)大而靈活的光學(xué)特性。

這種存儲技術(shù)將稀土元素（也稱為鑭系元素）融入晶體中，研究人員特別使用了鐠和氧化釔晶體。這些晶體中存在固有缺陷，如晶格中缺少單個氧原子，留下空隙。晶體缺陷在量子研究中通常用于創(chuàng)建“量子比特”。

研究人員解釋說，稀土元素表現(xiàn)出特定的電子躍遷，可選擇精確的激光激發(fā)波長進(jìn)行光學(xué)控制，范圍從紫外線到近紅外區(qū)域。激光激發(fā)鑭系元素，使其釋放電子，這些電子被氧化晶體中的缺陷捕獲。

研究人員可控制哪些缺陷帶電，哪些不帶電，將帶電間隙指定為“1”，不帶電間隙指定為“0”，從而將晶體轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N高效存儲設(shè)備，超越以往傳統(tǒng)計算的限制，實現(xiàn)了極高的數(shù)據(jù)存儲密度。

與通常由X射線或伽馬射線激活的劑量計不同，這種存儲設(shè)備可由簡單的紫外線激光觸發(fā)。

研究人員認(rèn)為，這項技術(shù)展示了一種跨學(xué)科方法，即應(yīng)用量子技術(shù)改造經(jīng)典的非量子計算機(jī)。它將最初專注于輻射劑量計的研究，重新用于革命性的微電子存儲器。這項技術(shù)突破了數(shù)據(jù)存儲的限制，為傳統(tǒng)計算機(jī)帶來新的超緊湊、大容量存儲解決方案。