Her gün, modern toplum bir milyar gigabayttan fazla yeni veri üretiyor. Bütün bu verinin depolanması için de, her bir bit özelinde kaplanan alanın daha da azalmasının önemi her geçen gün artıyor. Delft University Kavli Institute of Nanoscience’dan bilim insanları, bu alanı neredeyse nihai limitlerine küçültmeyi başardılar. Araştırmacılar; 1 kilobaytın (8.000 bit) içerisindeki her bir bitin, tek bir klor atomunun pozisyonu tarafından temsil edildiği yeni bir hafıza geliştirdiler. Çalışmayı yürüten bilim insanlarından Sander Otte’ye göre; bu teori içerisinde, bu depolama yoğunluğu sayesinde, insanlar tarafından şu ana kadar yazılmış bütün kitapların tek bir posta pulu büyüklüğündeki hafızaya yazılması mümkün. Çünkü bilim insanları, her bir 6,4516 santimetre kareye 500 terabitlik depolamayı mümkün hale getiren yoğunluğa ulaştılar. Nature Nanotechnology’de yayımlanan araştırmada belirtilen bu bu rakam, şu ana kadar piyasada satılan en iyi hard diskten 500 kat daha iyi.

Feynman

Fizikçi Richard Feynman,1959 yılında meslektaşlarına dünyanın mümkün olan en küçük ölçeğini üretme konusunda meydan okumuştu. Meşhur dersi olan There's Plenty of Room at the Bottom’da, her bir atomun belirli bir biçim içerisinde düzenlenmesini sağlayacak bir platforma sahip olursak, tekil bilginin tekil atom üzerinde depolanmasının mümkün olduğunu öne sürmüştü. Feynman’ın öngörülerini onurlandırmak için Otte ve araştırma takımı, Feynman’ın bu dersini 100 nanometre genişliğindeki bir alana kodlamayı başardılar.

Kaydırmalı Yapboz

Bilim insanları yaptıkları çalışmada taramalı tünelleme mikroskobu(STM) kullandılar. Bu mikroskobun ucundaki keskin iğne sayesinde, her bir atomun yüzeyini tek tek incelemek mümkün. Bu inceleme süresince bilim insanları yalnızca atomların yüzeyini değil görmekle kalmıyorlar, aynı zamanda da atomları sağa sola itmek için bu mikroskobu kullanabiliyorlar. Otte, bu durumu kaydırmalı yapboza benzetiyor. Nasıl ki kaydırmalı bir yapbozda doğru şekli bulmak için her bir parçayı sağa sola kaydırıyorsanız,  bilim insanları da aynı yöntemle atomları sağa sola kaydırıyorlar.

‘’Her bir bit, bakır atomlarının yüzeyindeki iki pozisyondan oluşuyor ve bir klor atomunu bu iki pozisyon arasında ileri ve geri hareket ettirebiliyoruz. Eğer klor atomu yukarı (top) pozisyondaysa, altında bir boşluk oluşuyor. Buna ’1’ diyoruz. Eğer yukarı pozisyonda boşluk varsa ve klor atomu aşağıdaysa, bit ’0’ oluyor.’’

Klor atomları diğer klor atomları tarafından çevrelendiği için her biri pozisyonunu koruyabiliyor. Bu sebeple, boşluklar üzerinden ilerleyen bu yöntem, gevşek atomlarla işleyen yöntemlere kıyasla daha stabil ve veri depolamaya daha uygun.

Kodlar

Delft’den araştırmacılar, geliştirdikleri hafızayı 8 baytlık (64 bit) bloklar içerisinde organize ettiler. Her bir blok, bir işarete sahip ve tıpkı klor atomlarının kafes yapısında olduğu gibi aynı tip ‘deliklere’ ya da boşluklara sahipler. Genellikle uçak ve konser biletlerinin taranmasında kullanılan, pikselli kare barkodlardan (QR kodlar olarak da bilinir) ilham alınan bu işaretler, birer minyatür QR kod gibi davranıp bakır tabaka üzerindeki her bloğun üstündeki belirli lokasyonlar hakkında bilgi taşınmasını sağlıyor. Aynı zamanda bu kod sayesinde, bloğun belirli yerel kirleticiler ya da yüzeydeki bir hata gibi etmenlerden dolayı zarar görüp görmediği de belirlenebiliyor. Bu sayede, bakır yüzey tamamen mükemmel olmasa bile, hafızanın büyük ölçeklerde üretilmesi mümkün hale geliyor.

Veri Merkezleri

Bu yeni yaklaşım, kararlılık ve ölçeklenebilirlik açısından mükemmel başarı şansı sunuyor. Henüz, bu tip bir hafızanın veri merkezlerinde yakın zaman içerisinde kullanılabilir olacağı düşünülmüyor.

Otte:

‘’Hafızanın şu anki formu, yalnızca temiz, havası boşaltılmış ve sıvı hidrojen sıcaklığında(77 kelvin) yerlerde çalışabiliyor, bundan dolayı atomik ölçekte verinin nihai depolanmasından hâlâ uzaktayız. Fakat bu başarı sayesinde, kesinlikle nihai hedefe doğru büyük bir adım attık.’’

 

---

İlgili Makale: F. E. Kalff, M. P. Rebergen, E. Fahrenfort, J. Girovsky, R. Toskovic, J. L. Lado, J. Fernández-Rossier, A. F. Otte. A kilobyte rewritable atomic memory. Nature Nanotechnology, 2016; DOI: 10.1038/nnano.2016.131

Kaynak: Deft University of Technology, Smallest hard disk to date writes information atom by atom, Retrieved from http://www.tudelft.nl/en/current/latest-news/article/detail/kleinste-harddisk-ooit-schrijft-informatie-atoom-voor-atoom/

---