千兆字节的数据在毫米晶体中

芝加哥大学普利兹克分子工程学院钟实验室最近在《纳米光子学》杂志上发表了一项突破性的研究，可能会彻底改变我们对数据存储的认知。这项研究展示了如何利用晶体缺陷来存储海量数据，每个缺陷只有一个原子那么大。

从19世纪的穿孔卡织机到现代手机，存储信息的方式一直依赖于“开”和“关”的状态。无论是笔记本电脑里的晶体管，还是CD上的小凹坑，本质上都是用“1”和“0”来存储数据。但一直以来，存储设备的大小受限于这些“1”和“0”所占用的空间。然而，芝加哥大学的研究人员找到了一种新方法，可以在极小的空间里存储海量数据——他们利用晶体缺陷来制造“1”和“0”。

钟实验室的田忠教授指出：“每个记忆单元就是一个缺失的原子——一个单一的缺陷。”这意味着在一个只有1毫米大小的立方体材料里，可以容纳数TB的数据。这简直令人惊叹！

这项研究的灵感其实来自一个意外的方向：辐射剂量计。辐射剂量计是用来测量医院工作人员从X光机吸收的辐射量的设备。研究人员发现，晶体在吸收能量后会释放电子和空穴，这些电荷会被晶体缺陷捕获。而通过光学手段，比如紫外线激光，就可以读取这些信息。于是，他们把这种技术应用到了数据存储上。

千兆字节的数据在毫米晶体中

研究团队还在晶体中加入了稀土元素，比如镨和氧化钇。稀土元素的光学特性非常强大，可以用特定的激光激发波长来控制。与传统的X射线或伽马射线激活的剂量计不同，这种存储设备只需要紫外线激光就能激活。激光刺激稀土元素，释放电子，而这些电子会被晶体的缺陷困住。这些缺陷在晶体中是不可避免的，但研究人员却巧妙地利用了它们。

钟实验室的博士后研究员莱昂纳多·弗兰帕拉表示：“我们正在创造一种新型的微电子设备，一种量子启发的技术。”虽然这项技术并不是完全的量子存储，但它确实利用了量子技术的原理，把量子和光数据存储结合起来，实现了传统存储技术所无法达到的存储密度。

这项研究不仅展示了量子技术在非量子领域的巨大潜力，还为未来的存储技术开辟了新的道路。想象一下，未来我们可能只需要一个小小的晶体，就能存储海量的数据，这简直令人期待。

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