Nel mondo dei big data, ci sono limitazioni su come memorizzare grandi volumi di informazioni. Le unità disco rigido tipiche dei computer di casa consumano molta energia e sono limitate a pochi terabyte per unità. I supporti di memorizzazione ottici come DVD e Blu-ray sono efficienti dal punto di vista energetico ed economici, ma le densità di memorizzazione sono molto basse a causa della natura planare dei dischi e del limite di diffrazione ottica sempre scoraggiante. Però, i ricercatori si sono fatti strada nello sviluppo di un chip diamantato 3D in grado di memorizzare molti più dati rispetto alle tecnologie attuali.

In un nuovo studio apparso sulla rivista Progressi scientifici , i fisici del gruppo del Prof. Carlos Meriles del City College della City University di New York (CUNY) cercano di aggirare i limiti di archiviazione dei dati sfruttando lo stato di carica e le proprietà di spin del centro Nitrogen-Vacancy (NV) in diamante. I ricercatori hanno ideato un bit di memoria che non è più una protuberanza limitata dalla diffrazione sulla superficie di un DVD, ma invece un difetto di dimensioni atomiche che può intrappolare e rilasciare elettroni a piacimento con l'eccitazione laser. Come prova di principio, il Gruppo Meriles ha utilizzato la microscopia ottica per leggere, scrivere e ripristinare le informazioni in un cristallo di diamante con una densità di bit bidimensionale paragonabile all'attuale tecnologia DVD. Qui, il cristallo è equivalente a un dispositivo di archiviazione di memoria riscrivibile con un degrado dei dati praticamente nullo nel tempo, se tenuto al buio. I ricercatori hanno anche fornito un percorso per estendere la capacità di archiviazione a tre dimensioni senza influenzare i dati già scritti. Hanno inoltre dimostrato che è possibile controllare il grado di libertà di spin, esclusivo di questo sistema, utilizzando fasci multicolori sagomati con precisione e sorgenti a radiofrequenza per ottenere dimensioni di bit molto inferiori al limite di diffrazione ottica. Le densità di archiviazione risultanti per un tale chip di diamante sarebbero centinaia di migliaia di volte maggiori rispetto alla tecnologia Blu-ray esistente.

"Questo lavoro rivela un'opportunità unica di utilizzare difetti di dimensioni atomiche per l'archiviazione di dati ad alta densità, trasformare la bellezza della fisica in una tecnologia estremamente utile, " ha detto il co-primo autore Dr. Siddharth Dhomkar, Associato post-dottorato nel Gruppo Meriles. Parlando alla futura praticità nel mondo reale della loro innovazione, Signor Jacob Henshaw, co-primo autore e dottorando nel Gruppo Meriles, disse, "Questo lavoro di prova di principio mostra che la nostra tecnica è competitiva con la tecnologia di archiviazione dei dati esistente sotto alcuni aspetti, e supera persino la tecnologia moderna in termini di riscrivibilità. Puoi caricare e scaricare questi difetti un numero praticamente illimitato di volte senza alterare la qualità del materiale."

" n principio, la loro tecnica potrebbe raggiungere densità di informazioni più elevate codificando informazioni binarie (classiche) (in contrapposizione a informazioni quantistiche) sullo spin, piuttosto che la carica, dei centri NV, " ha detto il dottor Marcus Doherty, Postdoctoral Fellow presso il Centro di Fisica Laser, Scuola di Ricerca di Fisica e Ingegneria, Università nazionale australiana, che non era coinvolto nello studio CUNY. "Questo è un esempio entusiasmante in cui la ricerca del prossimo paradigma delle tecnologie quantistiche ha prodotto un nuovo progresso nelle tecnologie classiche di oggi".

Sebbene il chip diamantato sia nelle prime fasi di sviluppo, Il Dr. Doherty sottolinea che i progressi nell'archiviazione dei dati ad alta densità, come quelli realizzati dal Gruppo Meriles, sono necessarie per supportare la crescente quantità di dati elaborati da computer ad alte prestazioni nel perseguimento della ricerca scientifica, come la modellazione delle onde gravitazionali in astrofisica, ricostruzione di biomolecole complesse, e simulazioni del cambiamento climatico.