Mỹ phát triển tinh thể siêu nhỏ, hàng trăm TB dữ liệu có thể nằm gọn trong đầu que tăm

Trong một thế giới đang ngày càng phụ thuộc vào dữ liệu, việc tìm kiếm những phương pháp lưu trữ hiệu quả, nhỏ gọn và lâu dài luôn là bài toán then chốt của ngành công nghệ. Mới đây, các nhà nghiên cứu tại Mỹ đã tạo ra một đột phá khi giới thiệu một loại tinh thể siêu nhỏ nhưng lại có khả năng lưu trữ dữ liệu với mật độ cực cao, lên tới hàng trăm terabyte chỉ trong vài chục milimet khối vật liệu.

Không giống như các thiết bị lưu trữ truyền thống dựa trên từ tính hoặc điện tích, phương pháp mới này khai thác hiện tượng lượng tử xảy ra tại các khiếm khuyết trong mạng tinh thể. Cụ thể, các electron bị giữ lại tại các vị trí trống trong cấu trúc tinh thể sẽ được sử dụng để mã hóa dữ liệu dưới dạng nhị phân – các con số 0 và 1.

Tinh thể siêu nhỏ có thể lưu trữ hàng trăm terabyte dữ liệu trong chỉ vài chục mm³ vật liệu. Ảnh: Internet

Công nghệ mã hóa dữ liệu bằng electron và laser

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng một tinh thể yttrium oxit – loại vật liệu có tính ổn định cao – được pha tạp thêm ion đất hiếm praseodymium. Khi chiếu tia laser với năng lượng phù hợp vào tinh thể này, các electron sẽ được kích thích và “chốt” lại ở một vị trí nhất định trong mạng lưới phân tử, đại diện cho một bit dữ liệu.

Phương pháp này không chỉ đảm bảo sự ổn định của dữ liệu trong thời gian rất dài, mà còn giúp mật độ lưu trữ đạt mức đáng kinh ngạc: 260 terabyte trên mỗi khối 40mm³. Trong tương lai, nếu công nghệ này được mở rộng, nó hoàn toàn có thể đạt tới quy mô lưu trữ hàng petabyte – tương đương hàng triệu gigabyte – trên một đĩa đơn nhỏ gọn.

Tiềm năng ứng dụng trong thời đại dữ liệu bùng nổ

Với tốc độ tạo ra dữ liệu toàn cầu ngày càng nhanh, các công nghệ lưu trữ truyền thống đang dần chạm đến giới hạn. Những đổi mới như công nghệ tinh thể electron không chỉ mở ra hướng đi mới cho ngành lưu trữ dữ liệu, mà còn mang đến lời giải cho bài toán tiết kiệm không gian và chi phí vận hành hệ thống lưu trữ khổng lồ.

Tuy hiện tại công nghệ vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm, nhưng nhóm nghiên cứu tin rằng trong một vài năm tới, chúng ta hoàn toàn có thể chứng kiến các ổ đĩa siêu nhỏ nhưng sở hữu dung lượng khổng lồ, có thể lưu trữ toàn bộ thư viện quốc gia hay dữ liệu của một công ty lớn chỉ trong lòng bàn tay.

Tương lai của ngành lưu trữ bắt đầu từ vật liệu lượng tử

Không chỉ mang tính đột phá về kỹ thuật, phát minh này còn khẳng định vai trò ngày càng quan trọng của vật liệu lượng tử và công nghệ laser chính xác trong cuộc cách mạng công nghệ mới. Khả năng kiểm soát electron ở cấp độ nguyên tử sẽ là chìa khóa mở ra một kỷ nguyên mới trong lưu trữ và xử lý thông tin, vượt xa những gì các phương pháp cổ điển có thể làm được.

Khi công nghệ ngày càng gắn liền với dữ liệu lớn, bảo mật và lưu trữ hiệu quả, những tinh thể nhỏ bé này có thể trở thành trung tâm của các siêu máy chủ tương lai hoặc thiết bị điện tử cá nhân với khả năng chứa hàng thế kỷ dữ liệu trong túi áo.

>> Tương lai smartphone không còn giới hạn hình dáng nhờ loại pin đặc biệt này