不知道大家是否曾經幻想過這樣的場景：有朝一日我們能夠将 itunes 曲庫中的 3500 萬首歌曲存儲在一張隻有信用卡大小的裝置當中。盡管這樣的理想很美好，然而目前的技術卻尚無法實作。不過據雷鋒網(公衆号：雷鋒網)了解，最近，ibm加利福利亞州聖荷西研究院的納米科學家們在《自然》雜志上發表了最新研究成果，使得這個理想在将來成為了可能。在研究中，納米科學家們證明了在單個原子上讀取和寫入1
bit資料的能力，而目前的硬碟驅動器為了存儲這1 bit資料資訊，則需要使用大概10萬到100萬個原子。
在計算機中資料存儲的基本機關是比特（bit）。就像一盞燈存在被打開和被關閉兩種狀态，1
bit也僅有0或1兩個取值并且在某一時刻隻能取兩個值中的一個。雖然比特的基本原理看似挺簡單的，但是至少需要使用多少個原子才能建構一個穩定可靠的磁存儲器位？這個問題在此前卻一直是個未知數。
而在這次的釋出的研究工作中，納米科學家創造了世界上最小的磁體——一個原子。如同冰箱中的磁體一般，這個磁體也具有南北磁極，但是僅僅由钬（ho）元素的單個原子組成。這個單一的钬原子被放置在精心挑選的氧化鎂表面上，進而使得钬原子的南磁極和北磁極即使在受到附近其它磁體幹擾的時候也依然能保持穩定，并且這兩個穩定的磁極方向分别定義了位的1和0狀态。
據雷鋒網了解，在本次研究工作中貢獻最大的納米科學家之一就是christopher lutz。他對于創新發明可以說早就習以為常，早在9歲的時候就曾向兩位同是藝術家的父母宣稱自己未來想要成一名實體學家。
迄今為止，chris已經發表了數十項與納米科學研究有關的報告，其中幾項更是已經被納入了全球大學課程當中。而在本次單原子存儲位資料的研究工作中另一位重要的成員則是來自于中國的
kai yang。 kai yang 現在是ibm博士後研究員并且跟随着chris一起工作，而在此前 kai yang 曾在大學期間學習了
ibm 的納米學研究。在 kai yang
讀大學期間，ibm研究院納米科學家團隊曾到訪過他所在的學校，而他也熱情地擔任起了校園導遊，而這次經曆也幫助 kai
yang 進入了ibm研究院almaden實驗室。
據 kai yang
介紹，在他們之前，還沒有人做過在單個原子上存儲位資料這樣的研究工作。最開始，他們團隊花費了整整一個月的時間，測量钬原子具有兩個穩定的磁性取向，但卻以失敗告終，然而預定的時間隻有六周。是以為了趕在截止日前完成這項工作，大家開始不分晝夜地進行研究與實驗。最終趕在截止日期之前，kai
yang
與團隊其他成員在實驗室裡成功證明了單一钬原子具有兩個穩定的磁性取向。而這項研究的關鍵就是發現钬原子是如此的穩定，以至于它們需要利用脈沖電流才能使得钬原子狀态發生變化。在這之後，該項研究工作的成果便被整理并釋出于《自然》雜志上。
kai yang 在最近被聘請為ibm博士後研究員，并且因為這一具有裡程碑意義的工作，他還被提名為mit tech review's 35 innovators之一。
據雷鋒網了解，ibm納米科學家們還在通過将原子準确地排列成某種自然條件下不會存在的結構，以繼續探索單個原子的磁性，以及它們互相作用的方式。
本文作者：隔壁王大喵
<a href="https://www.ibm.com/blogs/research/2017/03/meet-ibm-nanoscientists/" target="_blank"></a>