Физики создали нанопамять с использованием троичной логики,

Изображение поперечного сечения нанопроволоки из GeTe/Ge2Sb2Te5 (стрелкой показан Ge2Sb2Te5 внутренний цилиндр), полученное с помощью электронного микроскопа. Фото авторов исследования.

Группа ученых Пенсильванского университета создала из нанопроволоки память высокой емкости, которая способна сохранять троичные значения (0, 1 и 2) вместо повсеместно используемых двоичных (0 и 1) значений. По мнению исследователей, такое свойство нанопроволоки позволит создать в будущем новое поколение носителей информации с высокой плотностью записи для портативных электронных устройств. Работа опубликована в журнале Nano Letters.

Используемая пенсильванскими физиками нанопроволока состоит из двух цилиндрических полупроводников, соосно вставленных друг в друга. Внутренний цилиндр (ядро) сделан из комбинации германия, сурьмы и теллура, а внешний (оболочка) из теллурида германия. Такая структура позволяет производить запись информации с изменением фазы, то есть, вызывая переход носителя из аморфного состояния в кристаллическое. Аморфное состояние соответствует значению 1, а кристаллическое - 0. Схожий принцип записи реализован в магнитооптических, DVD и Blu-Ray дисках.

Процесс изменения фазы достигается за счет того, что нанопроволока подвергается импульсному воздействию электрического поля. При этом внутренняя и внешняя части либо одновременно кристаллизируются, либо переходят в аморфную форму. Эти два состояния соответствуют двум различным уровням электрического напряжения. Низкое напряжение возникает в том случае, если и ядро, и оболочка кристаллизированы, а высокое, когда они оба аморфны. Переход от одной фазы к другой соответствует двум (0 и 1) из трех значений трита (TRinity digIT) - троичной цифры. Третья же фаза возникает тогда, когда внутренний цилиндр аморфен, а внешний кристаллизирован, или наоборот. Такое состояние приводит к промежуточному уровню напряжения и соответствует последнему значению трита (2).

Если исходить из оценки, что 32 бита соответствуют 20 тритам, а одно нановолокно может кодировать один бит или один трит, то при использовании троичной логики можно записать на одинаковое количество волокон больший объем информации. Или же сократить площадь физического носителя, сохраняя тот же самый объем информации, что и на устройстве, использующем двоичную логику. Таким образом, количество записанной информации увеличивается, как минимум, на 60 процентов, а площадь носителя сокращается на 37 процентов.

Нанопроволока уже давно используется для разработки различных экспериментальных прототипов памяти, однако в их основе лежит традиционная двоичная логика. В то же время, использование троичной формы сохранения информации может привести к существенному увеличению плотности записи и удешевлению носителей, так как будет возможно записать больший объем данных на меньшее количество волокон нанопроволоки. Более того, изготовить матрицу из небольшого количества нановолокон гораздо проще, а приборы, в которых они будут использоваться, станут гораздо компактнее.