科學家發現鑽石存儲信息能力為硅數百萬倍

2010年08月25日 09:23  



最新研究發現鑽石信息儲存能力為硅晶元數百萬倍
　　新浪科技訊 北京時間8月25日消息，據國外媒體報道，遍布小孔的鑽石片或許對新一代超級電腦的計算能力具有舉足輕重的影響。美國加州大學科學家利用現有技術，在大鑽石片上刻了無數充氮小孔。這些充氮鑽石可以存儲信息的數量是目前硅晶元系統的數百萬倍，同時信息處理速度也是後者的數十倍。

　　基於鑽石的計算如何使用，目前尚不得而知，不過，從設計效率更高的硅晶元電腦到新葯研發和密碼術，用途可能非常廣泛。從有鑽石的那一天起，氮便存在於這種寶石中；這也是部分鑽石具有黃色光澤的原因。多年來，科學家利用這些天然、充氮鑽石去研究量子力學的各種特性。

　　實施這項研究的加州大學聖巴巴拉分校科學家戴維-艾維薩洛姆(David Awschalom)說：「我們利用眾所周知的技術在鑽石上故意留下原子大小的瑕疵，否則，沒有這些瑕疵，鑽石堪稱完美。」研究結果刊登在最新一期的美國化學學會主辦的《納米快報》(Nano Letters)雜誌上。

　　基於量子力學的超級電腦需要的精確性超出自然所賦予的能力，所以，科學家一直在尋找通過人工方式將精確排列的氮孔陣列植入鑽石層的辦法。加州大學聖巴巴拉分校的科學家與勞倫斯伯克利國家實驗室的同行合作製作出這樣的陣列，他們先利用離子束撞擊兩個碳原子，接著用一個氮原子取代它們。

　　在一秒鐘里，科學家就能注入大約4000個熾熱的氮原子。在大約一分鐘內，科學家就完成了對數英寸鑽石的排列。可喜的是，科學家並未使用任何過於複雜的技術就實現了這一目標。艾維薩洛姆說：「你能在網上買到這種東西，然後將它送到另一家公司製作，自己探究利用方法。」艾維薩洛姆的學生就依照這個辦法證明這項技術是多麼的簡單實用。

　　基於鑽石的量子電腦的關鍵在於氮孔中的多餘電子。在傳統電腦中，信息用「0」或「1」來存儲，在基於鑽石的量子電腦中，信息可以存儲於多餘電子的旋轉中。這意味著，信息不僅可以作為「0」或「1」來存儲，而且還能以電子旋轉的方位存儲。雖然難以得出一個準確的數據結論，但科學家表示，相比於現有的硅晶元電腦，新技術將大大增強電腦的計算能力。

　　惠普公司信息與量子系統實驗室科學家雷-比烏索萊爾(Ray Beausoleil)表示，鑽石不可能取代當前消費類電腦使用的硅。他說：「量子電腦不會令計算速度提升很快。」但是，這並不意味著用戶不會受益於基於鑽石的量子電腦。比烏索萊爾和IBM公司科學家戴維-迪文森佐(David DiVincenzo)均表示，這種電腦的性能有助於模仿極為複雜的問題。

　　迪文森佐也對刊載於《納米快報》上的最新研究十分熟悉。他說：「這指向一個對各種事物長期探尋的富有成效的成果，你可以通過鑽石來實現計算提速的願望。」迪文森佐最後指出，雖然鑽石並不能確保「量子計算時代」的到來，但鑒於這項研究，我們確實看到了希望。(孝文)

硅的許多化合物是半導體，主要用於製造成集成電路的基版。在地球上硅元素取之不盡。

鑽石是由碳原子組成，堅硬並稀有。「量子電腦」要進入普通家庭使用的預期，太遙遠。