信息科学—原子存储理论改写摩尔定律

　　再看看苹果二代机的磁盘存储器。它的存储容量是１０兆字节，在当时，这可是个令人震惊的数字。存储器被装在苹果二代机显示器下面的一个盒子中，接近于当时的中央处理器（ＣＰＵ）的尺寸。现在，最新的苹果ｉＭａｃ机的硬盘存储器的大小就像一盒纸牌，尺寸虽然不大，却有１００吉字节的存储能力（也就是１０００００兆字节），这是苹果二代机存储容量的１万倍！换句话说，本来限制了数字世界进步的存储器后来以惊人的速度促进了“数字革命”的发展。

　　最近，计算机科学领域最引人注目的新闻是：由于一些关键性瓶颈技术的突破，半导体行业正在谈论在下一个１０年造出１兆兆字节的存储芯片。毫无疑问，到目前为止，为跟上人类历史演变最快的产业的发展，存储器创造了奇迹。但是，它如何赶上计算机科学领域的下一次大飞跃呢？

崭新的标准

　　今年夏天，美国威斯康星大学的研究人员宣布，他们能用单个原子存储数据，这些原子被有规律地排列在硅芯片上。

　　制造“原子存储器”需要解决两个基本问题：（１）怎样让原子按预先设计的方式整整齐齐、规规矩矩地排列在芯片上；（２）如何读出在芯片上存储的信息。

　　据最新报道，第一个问题显然已经解决。研究人员发现一种方法，当金原子分散穿过硅片表层时，下面的硅原子会自动重新排列组合，正好集成为５个原子宽的“磁道”，令人惊讶地组成与传统ＣＤ一样的布局。上述制作过程无需费时费力，原子能自动“排列”自己，这确实是一项了不起的成就。至于存储技术中的读写存储部分，那是最复杂的问题。正是由于读写存储技术尚不成熟，“原子存储器”才迟迟不能走出实验室进入市场。不过，威斯康星大学的研究人员预言，“原子存储器”的读写头可能来自电子扫描显微镜的一种进化版本。

　　或许过不了多久，“原子存储器”这项集中人类高深智慧、耗资数百万美元、动用无数精密仪器的先进技术就会集成到我们日常使用的计算机中。

创造奇迹

　　“原子存储器”是怎样工作的呢？这项技术的关键是要放弃半导体技术中“移动原子”这一老观念。如果在整齐排列的硅“磁道”中加入额外的硅原子代表“１”，那么，没有在“磁道”中加入额外的硅原子就代表“０”，这样就能轻松地进入存储世界。

　　３０年前，理查德·费恩曼（越来越多的人认为他是上世纪最伟大的科学家之一）就科学地预言，能用单个原子存储数据。现在，他的理论正在逐渐得到证实，他本人也被尊奉为原子存储理论的奠基人。

　“原子存储器”是一个巨大的“小东西”——存储１比特信息大约需要２０个原子。但是，２０个原子存储１比特信息的说法很难在人们头脑中建立起清晰的概念，举个例子吧，“原子存储器”每平方英寸可存储２５０万亿比特信息，这是同样尺寸的标准硬盘的２５０倍，或者说，这相当于３万张ＤＶＤ光碟存储的信息。

　　如果“原子存储器”研制成功，人们在很长时间内就不必担心存储器赶不上计算机科学的发展了，它无疑是计算机科学领域创造的一项奇迹。