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Le stockage atomique des données numériques - Par : Luis Felipe Gerlein Reyes,

Le stockage atomique des données numériques


Luis Felipe Gerlein Reyes
Luis Felipe Gerlein Reyes Profil de l'auteur(e)
Luis Felipe Gerlein est étudiant au doctorat à l’ÉTS. Ses recherches portent sur la nanofabrication et la caractérisation de dispositifs optoélectroniques à base de chalcogénures de plomb, de nanostructures à base de carbone et de matériaux pérovskite.
Programme : Génie électrique 

Les techniques de stockage numérique ont parcouru beaucoup de chemin depuis l’invention par Valdemar Poulsen, en 1899, du télégraphone, un enregistreur magnétique à fil. Les chiffres sont stupéfiants. À l’époque du télégraphone, il fallait 1,5 m de fil d’acier pour enregistrer une seconde de son. Les appareils des années 1940 arrivaient à enregistrer une conversation d’une heure sur à peu près 2,2 km de fil de 0,15 mm de diamètre.

Enregistrement magnétique le plus ancien que nous ayons. L’empereur François-Joseph y reconnaît la réalisation scientifique de Poulsen et remercie ce dernier de lui donner l’occasion de se faire enregistrer.

Durant les années 1970 et 1980, la norme est passée des fils aux supports magnétiques, bandes et disquettes; de quelques bits au centimètre à plus d’un Mo par appareil portable. Quant aux disques durs, c’est en 1980 que le premier disque de 5 ¼ po (13,5 cm) est apparu. Sa capacité de 5 Mo (plus ou moins deux brèves chansons au format MP3) était impressionnante et laissait loin derrière elle tous ces vieux disques durs de 225 kg (500 lb) d’une capacité d’un Go.

De nos jours, la mémoire courante prend si peu de place et est d’une telle densité qu’il est difficile d’en mesurer l’échelle. La technologie la plus récente en matière de disques SSD, la mémoire 3D V-NAND, permet aux disques d’être silencieux, de peser quelques grammes seulement et d’atteindre une densité de 2600 Mo/mm2. Bien que ces appareils soient fabriqués à l’échelle nanométrique, des scientifiques de l’Institut Kavli de nanoscience de l’université de Delft veulent aller encore plus loin : à l’échelle atomique.

Au moyen d’une technologie de commutation plutôt simple, ils ont réussi à fixer des atomes de chlore sur un substrat de cuivre, ce qui a été rendu possible par la propriété des atomes de chlore de former un quadrillage parfait quand ils sont déposés sur une surface de cuivre. En modifiant la position des atomes de chlore sur le « commutateur en cuivre », il est possible de lire un code de 1 bit ou de 0 bit. Les chercheurs ont créé une mémoire de 1 ko composée de 8000 bits. Elle mesure 96 nm de large sur 126 nm de haut. Et bien sûr, son épaisseur est de l’ordre de quelques atomes seulement. Si nous extrapolons ces dimensions et cette capacité de stockage, nous arrivons à 96 875 Mo/mm2 (62,5 To/po2), ce qui est plus de 30 fois plus que le disque SSD le plus puissant et 500 fois plus que le disque dur commercial le plus puissant actuellement offert.

Il faudra toutefois encore beaucoup de temps avant qu’une pareille technologie soit offerte au grand public. Il a fallu utiliser un microscope à effet tunnel pour déplacer chacun des atomes un à un et recréer un fragment de la conférence de Feynman, « There’s Plenty of Room at the Bottom » (ainsi que le balisage), ce qui représente les 8000 bits (ou atomes) de la mémoire de 1 ko. En outre, la mémoire ne fonctionne que sous vide poussé et à la température de l’azote liquide (77 K). La mémoire a été physiquement divisée en blocs qui avaient l’apparence de codes QR. Ce schéma a rendu possibles la lecture rapide, la détection des erreurs et la stabilité.

Il s’agit d’une réalisation vraiment impressionnante pour cette équipe de scientifiques. Ces derniers espèrent que cette technologie fonctionne bientôt à température ambiante et à l’extérieur du laboratoire. Si elle devient réalité, même le plus petit gadget pourra stocker d’énormes quantités d’information.

L’étude se trouve en ligne ici.

Luis Felipe Gerlein Reyes

Profil de l'auteur(e)

Luis Felipe Gerlein est étudiant au doctorat à l’ÉTS. Ses recherches portent sur la nanofabrication et la caractérisation de dispositifs optoélectroniques à base de chalcogénures de plomb, de nanostructures à base de carbone et de matériaux pérovskite.

Programme : Génie électrique 

Chaire de recherche : Chaire de recherche du Canada sur les matériaux et composants optoélectroniques hybrides 

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