2017年，世界上最小的磁铁。 照片：IBM由IBM Almaden研究中心和洛桑联邦理工学院的团队领导的国际团队已接近经典方法在物理介质上存储信息的绝对极限。 科学家在一个原子上
创造了世界上最小的磁铁，并在其中写入了1位数据。 要了解：在最现代的HDD上，大约100,000个原子用于记录一位。
在原子级别上写入和读取信息为创建更小的驱动器和更大的容量提供了令人难以置信的机会。
迄今为止，
3-12个原子的簇已成为可寻址双稳态磁性位的最大限制。 同时，已经证明分子磁体中的镧
系元素原子，晶体中的镧系元素以及最近在氧化镁（MgO）的绝缘基底上的原子（Ho）中具有长时间的磁弛豫。
镧系元素是15种稀土金属的族，原子序数为57-71（从镧到）。 在从铈到to的所有镧系元素中，都充满了4f子壳。 不成对的4f电子使其中一些金属具有独特的磁性（例如，钕）。
因此，作为最近实验的结果，很明显，镧系元素原子能够长时间保持磁性。 这些结果为进一步的实验指明了一条清晰的道路，这将使我们能够进入原子级的真实信息存储。 仅存在一个技术问题-如何访问原子的各个磁心，即在实践中如何以可靠，准确的方式读取状态？
现在，IBM Almaden研究中心的研究人员已经
能够解决此问题 。 他们找到了磁化单个原子的方法，并证明了磁化状态可以持续很长时间。
使用扫描隧道显微镜通过电脉冲记录信息。 每个脉冲互换原子上的北极和南极，这对应于值0和1。
IBM Research的Christopher Lutz博士使用IBM 扫描隧道显微镜获得诺贝尔奖，将数据写入单原子磁体利用
隧道磁阻效应读取of原子的状态。 在大约1 nm的距离处，铁原子（Fe）放在the原子旁边，由此发生单原子电子自旋共振（由于电子自旋而引起的
电子顺磁共振 ）。 即，铁原子可以检测a原子的磁性。
实验装置，并用附近的本地磁力计从铁原子切换a原子的磁性状态一
年前， IBM
谈到了铁原子传感器。 这是IBM在2015年发明的新型传感器的代表-所谓的电子自旋共振传感器（ESR传感器）。 现在很清楚，为什么公司需要这项技术。 传感器的工作原理类似于磁共振成像的原理，仅在此适用于单个原子。 关键是当磁场的频率和强度达到一定值时，the原子中未成对的电子就会脱离热力学平衡。 ESR传感器检测到这种急剧的波动（见下图）。 根据的可能的磁性状态，可能在其中一种可能的频率处发生猝发。
使用铁原子（ESR传感器），可以读取the原子的磁态，即识别recognize原子的服务器和南极。 由于我们有办法通过扫描隧道显微镜通过电脉冲改变这种状态，因此我们得到了一个功能齐全的系统，用于记录和读取数字信息。 atom原子磁场的两种可能状态对应于值0和1。
在IBM的一项实验中，事实证明，一个ESR传感器可以成功读取两个two原子的数据。
该科学文章于2017年3月8日
发表在《
自然 》
杂志上（doi：10.1038 / nature21371）。
有趣的是，如果1位对应于1个原子，那么信息就可以用重量来衡量，即以克为单位。 例如，一克contains含有3.65×10
21个原子（of的原子量为164.93032 g / mol，阿伏伽德罗数为6.02214179×10
23 ），大约可获得3.65泽比特的信息。
因此，1克驱动器存储456艾字节的数据。
Lutz博士
不相信原子会在不久的将来取代家庭存储设备，因为那样一来，您需要在家中以4 K的频率安装扫描隧道显微镜，以免记录信息的原子消失。 在移动设备中，创建这样的条件将是有问题的。
然而，物理学家对单原子ESR传感器的前景感到乐观，因为它的功能确实很棒。