劍橋大學的科學家們已經開發出一種新的計算機存儲器原型，它可以使芯片的速度更快，可以容納多達100倍的數據。該系統是由一種無序材料的薄膜之間的鋇橋構成的。儘管目前的計算機技術可以很強大，但它有一些硬性限制。數據被編碼為僅僅兩種狀態–一或零。而這些數據在計算機系統的不同部分進行存儲和處理，因此需要來回穿梭，這就消耗了能源和時間。

但是，一種新興的計算機內存形式，即所謂的電阻開關內存，被設計得更加高效。這種新的存儲器不是將信息翻轉到兩種可能的狀態中的一種，而是可以創造一個連續的狀態範圍。這是通過對某些類型的材料施加電流來實現的，這導致其電阻變得更強或更弱。這些電阻的微小差異的廣泛範圍創造了一系列可能的狀態來存儲數據。

該研究的第一作者Markus Hellenbrand博士說：”例如，一個基於連續範圍的典型U盤將能夠容納10到100倍的信息。”

在這項新的研究中，該團隊開發了一個電阻式開關記憶裝置的原型，該裝置由一種叫做氧化鉿的材料製成，這種材料已經在半導體行業中作為絕緣體使用。通常情況下，將其用於存儲器是具有挑戰性的，因為它在原子水平上沒有結構–其鉿和氧原子隨機地混合在一起。但在這裡，劍橋大學的研究人員發現，添加一種額外的成分有助於改變這種情況。

當鋇被扔進混合物時，它在堆疊的氧化鉿薄膜之間形成了垂直的”橋”。由於這些鋇橋是高度結構化的，電子可以輕易地穿過它們。在橋與設備接觸的地方產生了一個能量屏障，這個屏障的高度可以被控制，從而改變整個材料的電阻。這反過來又是對數據進行編碼的原因。

Hellenbrand說：”這允許材料中存在多種狀態，而不像傳統的存儲器只有兩種狀態。這些材料真正令人興奮的是它們可以像大腦中的突觸一樣工作：它們可以在同一個地方存儲和處理信息，就像我們的大腦一樣，這使得它們在快速增長的人工智能和機器學習領域具有很大的前景。”

研究人員說，他們的設備使用由鋇橋連接的氧化鉿薄膜，有一些優勢可以幫助它走上商業化的道路。首先，這些結構可以在相對較低的溫度下自我組裝，這比許多其他設備需要的高溫製造要容易。此外，這些材料已經在計算機芯片行業中廣泛使用，因此將它們納入現有的製造技術應該更容易。對這些材料的可行性研究將使科學家們能夠調查它們在更大範圍內的工作情況。

該研究發表在《科學進展》雜誌上。