芝加哥大學的研究人員實現了一個開創性的里程碑，在一個僅一毫米大小的晶體立方體中儲存了TB 級的數位資料。 他們利用晶體內的單原子缺陷來表示資料儲存的二進位1和0，從而實現了這個目標。

資料儲存一直依賴在”開”和”關”狀態之間切換的系統。 然而，儲存這些二進位狀態的元件的實體尺寸傳統上限制了設備中可容納的資訊量。

現在，芝加哥大學普利茲克分子工程學院的研究人員開發了克服這項限制的方法。 他們成功地展示如何利用晶體結構中缺少的原子在不超過一毫米的空間內儲存TB 級的資料。

「我們找到了一種方法，將應用於輻射劑量測定的固態物理學與一個致力於量子研究的研究小組結合起來，儘管我們的工作並不完全是量子的，”第一作者萊昂納多-弗朗薩（Leonardo França）說，他是鍾的實驗室的一名博士後研究員。

他們的研究發表在《奈米光子學》（Nanophotonics）上，探討了原子尺度的晶體缺陷如何發揮單一儲存單元的功能，將量子方法與經典計算原理融為一體。

在助理教授田忠的領導下，研究小組透過在晶體中引入稀土離子，開發了這種新型儲存方法。 具體來說，他們在氧化釔晶體中加入了镨離子，不過他們表示，由於稀土元素具有多變的光學特性，這種方法還可以擴展到其他材料。

記憶系統由簡單的紫外線雷射激活，雷射器為稀土離子通電，使它們釋放出電子。 這些電子隨後被困在晶體的天然缺陷中。 透過控制這些缺陷的電荷狀態，研究人員有效地創建了一個二元系統，其中帶電的缺陷代表”1″，不帶電的缺陷代表”0″。

晶體缺陷作為潛在的量子位元，先前已在量子計算方面進行過探索。 然而，芝加哥大學的PME 團隊更進一步，發現如何將它們用於經典記憶體應用。

“對從事量子系統研究的人員有需求，但同時，對提高經典非揮發性記憶體的儲存容量也有需求。” 弗朗薩說：”我們的工作正是基於量子和光學資料儲存之間的這個介面。”

研究人員相信，這項突破將重新定義資料儲存的極限，為經典運算中的超緊湊、大容量儲存解決方案鋪路。