Mémoire atomique : une nouvelle méthode pour stocker des données dans un atome unique

Le stockage de l’information est un défi technologique que tente des ingénieurs et physiciens tentent de repousser chaque jour. Avec l’augmentation constante de la production des données et la miniaturisation concomitante des appareils électroniques, le développement de techniques permettant de stocker l’information à très petite échelle devient inévitable. C’est dans ce cadre qu’une nouvelle étude présente une méthode permettant potentiellement de stocker des données dans un seul atome à température ambiante.

Les atomes sont les briques de la matière ; composés de protons, de neutrons et d’électrons, ils constituent aujourd’hui le plus petit élément dans lequel il est possible de stocker des bits (0 ou 1) d’information.

Une technologie basée sur le stockage atomique des données permettrait donc de réduire de plus de 1000 fois la taille des disques durs actuels. Les scientifiques ont déjà réussi à stocker des données dans des atomes, mais uniquement dans des conditions expérimentales strictement contrôlées, impliquant des températures très basses.

Toutefois, une nouvelle étude publiée dans la revue Nature Communications par une équipe de physiciens hollandais de l’université de Radboud, suggère qu’il serait possible de réaliser ceci à température ambiante.

Pour ce faire, les chercheurs ont choisi un assemblage de matériaux bien particuliers : des atomes de cobalt individuels reposant sur une couche semi-conductrice de phosphore noir (forme thermodynamiquement stable du phosphore à température et pression normales).

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Les scientifiques ont utilisé un microscope à effet tunnel pour manipuler les atomes individuels. La méthode de magnétisation des atomes pour stocker les bits d’information a également été modifiée par rapport à l’approche usuelle consistant à utiliser le moment cinétique de spin des électrons autour du noyau atomique.

« Au lieu du moment cinétique de spin utilisé par les recherches précédentes, nous avons trouvé un moyen de créer une différence d’énergie entre quelques-unes des orbitales des atomes de cobalt et utilisons ainsi le moment cinétique orbital pour réaliser notre mémoire atomique » explique Brian Kiraly, physicien de la matière condensée. « La barrière d’énergie est plus importante et pourrait permettre à cette mémoire atomique d’être stable à température ambiante ».

Cette nouvelle méthode pourrait suffisamment maintenir la stabilité et la magnétisation des atomes pour que le stockage soit efficace. « Un aimant permanent est défini par des pôles nord et sud persistant dans la même orientation » indique Alexander Khajetoorians, physicien et auteur de l’étude. « Mais lorsqu’il s’agit d’un atome unique, les pôles nord et sud changent d’orientation à cause de leur extrême sensibilité à l’environnement alentour ».

Dans les recherches précédentes concernant le stockage d’information dans des atomes individuels, les scientifiques ont utilisé des températures de l’ordre de -200 à -233 °C pour assurer la stabilité magnétique des atomes.

Dans cette étude, les chercheurs ont également dû recourir à ces températures, mais prédisent par contre que leur nouvelle méthode ne serait pas aussi sensible à l’augmentation de la température que les méthodes précédemment utilisées.

Un long travail attend encore les chercheurs avant d’arriver à des conditions de température ambiante. Cependant, ces résultats constituent une étape préliminaire prometteuse. « Ces travaux signifient que si nous arrivions à construire un véritable disque dur à partir de ces atomes — et nous en sommes encore loin — nous pourrions alors stocker des milliers de fois plus d’information dans un même volume » conclut Khajetoorians.

Source : Nature Communications