Физики научились "печатать" трехмерные голограммы внутри алмазов

Американские ученые разработали технологию, которая позволяет в буквальном смысле "печатать" трехмерные голограммы внутри алмазов, стирать их и рисовать их заново, что позволит создать сверхбыструю и "вечную" световую память, говорится в статье, опубликованной в журнале Science Advances.

"Наша работа дала нам возможность использовать одноатомные дефекты внутри алмазов в качестве системы хранения данных, преобразуя интересное физическое открытие в гораздо более полезную и практичную технологию. Наш эксперимент показывает, что данная технология уже конкурентоспособна и даже превосходит современные системы хранения данных в некоторых областях, особенно в ее долговечности при перезаписи информации, что с нашими алмазами можно делать фактически бесконечно", - заявил Сиддхарт Дхомкар (Siddharth Dhomkar) из Городского университета Нью-Йорка (США).

Так называемые "дефектные" алмазы стремительно набирают популярность среди ученых, изучающих квантовые вычисления и различные оптические системы передачи данных. Главной отличительной чертой таких алмазов, как объясняет Дхомкар, является то, что в их кристаллической решетке содержится один или несколько "дефектов", чужеродных атомов, в роли которых обычно выступает азот или кремний.

Этот атом как бы "вморожен" в кристалл алмаза, что позволяет использовать его для самых разных целей, которые обычно требуют серьезного охлаждения, в том числе создания кубитов, элементарных ячеек квантового компьютера, и различных сверхэффективных излучателей и поглотителей света. Подобные кубиты и светоизлучатели обладают столь привлекательными преимуществами, что многие физики считают, что именно "алмазная" электроника победит в гонке по созданию квантовых и световых компьютеров, несмотря на то, что появилась она одной из последних.

Дхомкар и его коллеги совершили большой шаг к созданию последних, разработав методику "трехмерной" записи информации в виде голограмм в подобные "дефектные" алмазы при помощи оптического микроскопа и набора лазеров, позволяющих манипулировать зарядами внутри азотных дефектов в кристалле драгоценного камня.

Как заметили ученые, облучение этих "дефектов" при помощи лучей лазера зеленого света меняет их физические свойства, лишая атом азота одного электрона, который обычно придает всему "дефекту" частично отрицательный заряд. В результате этого меняется то, как ярко светится алмаз после облучения, к примеру, красным светом. Данный факт, как предположили ученые, можно использовать для записи информации и рисования "узоров" внутри алмазов с большим количеством дефектов.

Руководствуясь этой идеей, ученые превратили обычный оптический микроскоп и набор зеленых и красных лазеров в своеобразную трехмерную голографическую установку, способную записывать произвольные трехмерные и двумерные изображения внутрь пластин из "дефектных" алмазов.

Что самое интересное, такие картинки или записанные в них данные могут храниться в алмазах фактически бесконечное количество времени, если эти алмазные "чипы памяти" будут находиться в темном помещении, куда не проникает свет. По словам ученых, их алмазы две недели пролежали в лаборатории после записи в них голограмм, и картинка абсолютно не поменялась за это время. Это выгодно отличает подобные алмазы от других форм памяти, которые необходимо постоянно поддерживать и обновлять.

Другим плюсом подобной "алмазной памяти" является то, что, в отличие от магнитных дисков или кремниевых чипов, информацию в них можно записывать неограниченное количество раз - кристаллы и азотные "дефекты" в них не деградируют со временем, как транзисторы в флешках или магнитные частицы на "блинах" жестких дисков. Кроме того, физики из Нью-Йорка создали методику, позволящую манипулировать разрешением и размерами подобных картинок без потери уже записанной информации, что делает их пригодными для решения всех возможных практических задач.

Все это, как надеются Дхомкар и его коллеги, поможет данной форме памяти быстро занять свое место в полупроводниковых компьютерах современности и световых компьютерах будущего, которые будут "общаться" с подобной системой хранения информации напрямую.