美國芝加哥大學研究人員開發出一種創新性的存儲技術，利用晶體內的單原子缺陷來表示數據存儲中的二進制數“1”和“0”，將幾個太字節（TB）的數據存儲在邊長僅為1毫米大小的晶體立方體中。相關論文發表在最新一期《納米光子學》雜志上。

歷史上，用于表示二進制數據“1”和“0”的物理載體（如打孔卡片、真空管、晶體管等）的尺寸，限制了設備可存儲的信息量。此次，研究人員利用晶體結構中缺失的原子，在不超過1毫米的空間中存儲了數兆字節數據。

這種存儲技術將稀土元素（也稱為鑭系元素）融入晶體中，研究人員特別使用了鐠和氧化釔晶體。這些晶體中存在固有缺陷，如晶格中缺少單個氧原子，留下空隙。晶體缺陷在量子研究中通常用于創建“量子比特”。

研究人員解釋說，稀土元素表現出特定的電子躍遷，可選擇精確的激光激發波長進行光學控制，范圍從紫外線到近紅外區域。激光激發鑭系元素，使其釋放電子，這些電子被氧化晶體中的缺陷捕獲。

研究人員可控制哪些缺陷帶電，哪些不帶電，將帶電間隙指定為“1”，不帶電間隙指定為“0”，從而將晶體轉變為一種高效存儲設備，超越以往傳統計算的限制，實現了極高的數據存儲密度。

與通常由X射線或伽馬射線激活的劑量計不同，這種存儲設備可由簡單的紫外線激光觸發。

研究人員認為，這項技術展示了一種跨學科方法，即應用量子技術改造經典的非量子計算機。它將最初專注于輻射劑量計的研究，重新用于革命性的微電子存儲器。這項技術突破了數據存儲的限制，為傳統計算機帶來新的超緊湊、大容量存儲解決方案。