Молекулярный пессимизм

Алексей Свиридов aka Zopuhh

Спецвыпуск: Хакер, номер #055, стр. 055-064-3

Что помнит молекула?

Еще один важный орган компьютера нового поколения - запоминающее устройство, емкость которого в тысячи и миллионы раз должна быть выше объемов нынешних аналогов. Предполагается, что роль отдельного элемента будет играть одна или несколько молекул, которые могли бы находиться в одном из двух метастабильных состояний (вот и определяются 0 и 1). Переводить молекулы из одного состояния в другое можно, к примеру, при помощи лазерного света, электрического импульса, теплового или химического воздействия. Естественно, при неблагоприятных условиях молекулярные "биты" могут и самопроизвольно переходить из одного состояния в другое, теряя при этом записанную в них информацию, поэтому многие проекты создания молекулярной памяти скоропостижно скончались.

По мнению экспертов, и у молекулярного компьютера память будет делиться на оперативную и постоянную память, потому что уже предложенные технологии не могут обеспечить одновременно длительную сохранность информации и короткое время отклика. Соответственно, аналогом современной ОЗУ будут молекулярные устройства, которые позволят за самое короткое время записывать и считывать информацию, даже если они не способны сохранить ее надолго. За исполнение обязанностей жестких дисков, CD, DVD и flash-памяти возьмутся разработки, которые позволят длительно сохранять информацию без риска ее потери, пусть даже вредя скорости чтения и записи.

Кроме того, что переход к молекулярной памяти позволит уменьшить размеры каждого элемента, содержащего в себе значение отдельного бита, плотность сохраненной информации может быть увеличена на несколько порядков благодаря трехмерной записи. Современные запоминающие устройства фактически являются двумерными: информация записывается только на поверхности носителей. Тем не менее уже сегодня созданы работающие прототипы трехмерной записи на основе технологий, которые эксперты называют первым шагом к молекулярной памяти.

Один лазер хорошо, а два - лучше

Запись в объеме образца ученые предлагают делать используя два различных лазера, направленных на носитель трехмерной информации. В отличие от работы сегодняшних CD, каждый из этих лазеров в отдельности не может изменить состояние молекул образца, так как они могут измениться только в результате одновременного поглощения двух фотонов с различными энергиями. Соответственно, чтобы в некоторой точке трансформировать образец (то есть фактически записать информацию), нужно навести на нее оба луча одновременно. Именно наличие двух лучей позволяет записывать информацию в толще образца или, по крайней мере, в несколько слоев.

Считывание производится тоже двумя лучами, но при этом регистрируется не привычное для CD отражение, а вторичное флуоресцентное излучение. Такой подход позволяет отличить свет, переизлученный участком, на который ранее была записана информация, от отраженного света лазера (а полностью исключить отражение нереально), поскольку флуоресцентное излучение происходит не на длине волны поглощенного фотона, а на другой, характерной для молекул с записанной информацией. В общем, флуоресценция - не единственный, но лучший способ считывать информацию, а все благодаря ее высокой чувствительности.