Trong khi nhiều công ty công nghệ khác đang mê mải chạy theo big data thì IBM lại tuyên bố hãng đã tạo ra một dữ liệu có kích thước nhỏ nhất trên thế giới: Một bit được lưu trữ vừa trên một nguyên tử.

Các nhà nghiên cứu tại trung tâm thí nghiệm Almaden của IBM, San Jose, California, đã đọc và ghi một bit dữ liệu trên một nguyên tử sử dụng từ tính. Công nghệ này sẽ giúp lưu trữ nhiều hơn hàng trăm lần so với bất cứ thiết bị hiện có nào, chẳng hạn như bạn có thể lưu toàn bộ thư viện Apple iTune với 35 triệu bài hát trên một thiết bị nhỏ bằng tấm thẻ ngân hàng, công ty cho biết.

Khả năng lưu trữ cao hơn cũng đồng nghĩa với những chiếc smartphone, PC và thậm chí cả trung tâm dữ liệu nhỏ hơn trong tương lai.

Hiện tại, các ổ đĩa cứng cần 100.000 nguyên tử để lưu trữ 1 bit dữ liệu. Các nhà khoa học khác đã từng thử dùng một nguyên tử để lưu trữ trước kia, bao gồm cả việc phát triển các thiết bị thử nghiệm sử dụng vị trí của các nguyên tử để lưu trữ dữ liệu. Nhưng lưu trữ từ tính, công nghệ được sử dụng trên các loại băng, đĩa cứng, ổ flash, có ưu điểm là ở trạng thái ổn định, không cần các nguyên tử phải chuyển động qua lại, theo Christopher Lutz, nhà nghiên cứu khoa học nano và cũng là người đứng đầu dự án của IBM.

Sau khi lưu trữ thành công 1 bit trên một nguyên tử, nhóm của Lutz đã đưa hai nguyên tử lại gần nhau để xem chúng có thể nhận và đọc một cách độc lập như thế nào. Khoảng cách giữa 2 nguyên tử chỉ là một nanomet. Ở tỉ lệ này, có thể lưu trữ khoảng 600 terabit trên một inch vuông.

Thế nhưng bạn đừng kỳ vọng cầm trên tay một chiếc điện thoại sử dụng công nghệ này trong tương lai gần. Dự án này chỉ mang tính chất thuần nghiên cứu và nhằm giúp các nhà nghiên cứu phát triển các công cụ cũng như kiến thức để bước sang giai đoạn khám phá tiếp theo.

Trên thực tế, nhóm của IBM không dự kiến sẽ thương mại hóa các thiết bị lưu trữ hay bộ nhớ có khả năng lưu trữ một bit trên một nguyên tử, ông Lutz cho biết. Thí nghiệm của họ yêu cầu những điều kiện mà gần như là không khả thi cho hầu hết các thiết bị. Cần phải có một máy hút chân không siêu cao, độ rung thấp, và helium lỏng để có được nhiệt độ siêu thấp mới tiến hành được thí nghiệm.

“Bất cứ thứ gì bạn có thể mang theo bên người thì cũng không thể đáp ứng được những điều kiện trên, trừ khi đó là một siêu máy tính dành cho mục đích đặc biệt”, ông Lutz chia sẻ.

Nhóm chỉ muốn đạt đến khả năng lưu trữ tối đa. Cho đến nay, không ai biết cần bao nhiêu nguyên tử để xây dựng một bit nhớ từ đáng tin cậy. Và hóa ra câu trả lời chỉ là “một”.

Hiện giờ các nhà nghiên cứu có thể sử dụng những kiến thức IBM thu thập được để phát triển một bộ nhớ mật độ cao hoạt động được bên ngoài phòng thí nghiệm sử dụng một lượng nhỏ nguyên tử để giúp các nguyên tử này tự giữ được trạng thái ổn định ở nhiệt độ phòng, ông Lutz cho biết.

Nghiên cứu dựa trên một thực tế là tất cả các nam châm đều có 2 cực và hai cực này có thể thay đổi để thể hiện giá trị “0” hoặc “1”. (Trong vật lý lượng tử, một số nguyên tử có thể được từ tính hóa cả hai cực cùng một lúc, một điều kiện mà các nhà nghiên cứu IBM buộc phải tránh).

Nhóm của IBM đã đưa dòng điện vào một nguyên tử của Holmium, một nguyên tố hiếm trên trái đất, thường được sử dụng trong các nam châm mạnh, và từ tính hóa nó theo một hướng. Sau đó các nhà nghiên cứu lại đưa một dòng điện khác để khiến nó đảo cực và thể hiện một giá trị khác. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một mũi dò bằng kim loại trong một kính hiển vi quét xuyên hầm để đưa dòng điện vào. [Kính hiển vi quét xuyên hầm, hay kính hiển vi quét chui hầm (tiếng Anh: Scanning tunneling microscope, viết tắt là STM) là một loại kính hiển vi phi quang học, được sử dụng để quan sát hình thái học bề mặt của vật rắn hoạt động dựa trên việc ghi lại dòng xuyên hầm của điện tử khi sử dụng một mũi dò quét trên bề mặt mẫu - PV].

Để đọc những giá trị này, IBM sử dụng một nguyên tử sắt để đo dòng điện đi xuyên qua nguyên tử. Đây cũng là một công nghệ mới, theo IBM.

Mặc dù các thiết bị lưu trữ bán ra trên thị trường sẽ không bao giờ có khả năng lưu một bit trên một nguyên tử nhưng nghiên cứu này sẽ mở đường cho những thiết bị nhỏ gọn hơn.