Υπολογιστική
Σπάζοντας Νέο Έδαφος: Πώς η Διαχείριση των ‘Κεντρών Χρώματος’ των Διαμαντιών θα μπορούσε να Μεταμορφώσει την Αποθήκευση Δεδομένων;
Προσθέστε το Securities.io στις προτιμώμενες πηγές σας στο Google
Τα κέντρα χρώματος στα διαμάντια είναι κάτι στο οποίο οι ερευνητές και η επιστημονική κοινότητα έχουν δείξει μεγάλο ενδιαφέρον τα τελευταία χρόνια. Πριν εμβαθύνουμε περισσότερο στο πώς θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην κάλυψη των αυξανόμενων απαιτήσεων αποθήκευσης, ας αποκτήσουμε μια γρήγορη κατανόηση του τι είναι αυτά τα κέντρα χρώματος στα διαμάντια.
Τι είναι τα Κέντρα Χρώματος;
Τα κέντρα χρώματος είναι ελαττώματα μέσα στη δομή δεσμών ενός υλικού. Οι δεσμοί, σε αυτήν την περίπτωση, υποδηλώνουν μακροχρόνια έλξη μεταξύ ατόμων ή ιόντων μέσα σε ένα μόριο. Η δύναμη που ενώνει τα άτομα ή ιόντα μπορεί να είναι ηλεκτροστατικές δυνάμεις μεταξύ αντίθετα φορτισμένων ιόντων. Μπορεί επίσης να προέρχεται από την κοινή χρήση ηλεκτρονίων.
Τα ελαττώματα μέσα στη δομή των δεσμών μπορούν να εμφανιστούν σε διαφορετικές μορφές, όπως κενά, εξιτόνια, κενά θέσεων ή ακαθαρσίες. Τα εξιτόνια δεν είναι παρά ηλεκτρόνια παγιδευμένα σε διεγερμένες καταστάσεις.
Τα κέντρα χρώματος εμφανίζονται ως τοπικά σημεία στο υλικό όπου οι δομές των δεσμών έχουν αλλάξει. Η δημιουργία κέντρων χρώματος οδηγεί σε αλλαγή της μοριακής διαθλαστικότητας του υλικού. Ωστόσο, στην περίπτωση των διαμαντιών, τα κέντρα χρώματος αποδεικνύονται χρήσιμα για κβαντικές εφαρμογές.
Πιο σημαντικό, η επιστημονική κοινότητα ερευνά τα κέντρα χρώματος τα τελευταία χρόνια για τις βελτιωμένες οπτικές τους ιδιότητες. Διαπίστωσαν ότι το κέντρο αζώτου-κενότητας είναι ιδιαίτερα χρήσιμο λόγω της υψηλής βασικής κατάστασης σπιν, με ευνοϊκό χρόνο συνοχής σπιν από κρυογενικές έως θερμοκρασίες δωματίου.
Πρόσφατα, οι φυσικοί του City College of New York (CCNY) ανακάλυψαν μια τεχνική που μπορεί ενδεχομένως να ενισχύσει και να επεκτείνει τη χωρητικότητα αποθήκευσης δεδομένων στα διαμάντια.
Κάντε κλικ εδώ για τη λίστα των καλύτερων εταιρειών υπολογιστικού νέφους.
Επανάσταση στην Οπτική Αποθήκευση Δεδομένων: Κέντρα Χρώματος στα Διαμάντια και μια Επιστημονική Ανακάλυψη
Η έρευνα, με τίτλο «Αντιστρέψιμη Οπτική Αποθήκευση Δεδομένων κάτω από το Όριο Διάθλασης», εστιάζει στην τεχνολογία του πολλαπλασιασμού της αποθήκευσης στον φασματικό τομέα. Υποδηλώνει τη δυνατότητα αποθήκευσης πολλών διαφορετικών εικόνων στην ίδια θέση στο διαμάντι. Το μόνο που απαιτείται είναι η χρήση ενός λέιζερ ελαφρώς διαφορετικού χρώματος. Συνεπώς, αυτό θα οδηγούσε στην αποθήκευση διαφορετικών πληροφοριών σε διαφορετικά άτομα που μοιράζονται το ίδιο μικροσκοπικό σημείο.
Σύμφωνα με τον Tom Delord, μεταδιδακτορικό ερευνητικό συνεργάτη στο CCNY, η μέθοδος είναι ικανή να βρει το δρόμο της «σε εφαρμογές υπολογιστών» που απαιτούν «υψηλή χωρητικότητα αποθήκευσης».
Για να πετύχουν ό,τι έχουν μέχρι τώρα, οι επιστήμονες του CCNY έπρεπε να ελέγξουν το ηλεκτρικό φορτίο των κέντρων χρώματος. Το πέτυχαν χρησιμοποιώντας ένα στενό-ζώνης λέιζερ και κρυογενικές συνθήκες με μεγάλη ακρίβεια. Αξίζει να σημειωθεί εδώ ότι η κρυογενική είναι η επιστημονική μελέτη των υλικών και της συμπεριφοράς τους σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, η μέθοδος τους βοήθησε:
«Γράψτε και διαβάστε μικροσκοπικά κομμάτια δεδομένων σε πολύ πιο λεπτό επίπεδο από ό,τι ήταν δυνατόν προηγουμένως, μέχρι και ένα μόνο άτομο.»
Γιατί είναι Σημαντική η Ανακάλυψη;
Βασικά, η έρευνα μας δείχνει τον τρόπο αποθήκευσης περισσότερων δεδομένων σε περιορισμένο χώρο. Αυτό γίνεται όλο και πιο σημαντικό, καθώς η έρευνα και οι σχετικές εξελίξεις είναι εξαιρετικά κρίσιμες για τη σύγχρονη εποχή μας. Η επείγουσα ανάγκη αυτών των εξελίξεων υπογραμμίζεται από το γεγονός ότι ο όγκος των δεδομένων που πρέπει να αποθηκεύσουμε αυξάνεται εκθετικά καθημερινά.
Στο πλαίσιο αυτό, σύμφωνα με τις τελευταίες έρευνες, υπάρχουν 64 ζεταμπάιτ δεδομένων παγκοσμίως αποκλειστικά σε ψηφιακή μορφή, όπου ένα ζεταμπάιτ ισούται με ένα τρισεκατομμύριο γιγαμπάιτ. Αξιόλογα, το 90% των παγκόσμιων δεδομένων δημιουργήθηκε τα τελευταία δύο χρόνια. Εκτιμάται ότι μέχρι το 2025, ο παγκόσμιος όγκος δεδομένων θα αυξηθεί σε 150-175 ζεταμπάιτ, με τις συσκευές IoT μόνο να ευθύνονται για 90 ζεταμπάιτ από αυτά τα δεδομένα.
(DTST )Δεδομένης αυτής της εντυπωσιακής αύξησης στη δημιουργία δεδομένων, η λύση που αναπτύχθηκε με τη διαχείριση των κέντρων χρώματος στα διαμάντια μπορεί να βοηθήσει στην αποθήκευση περισσότερων δεδομένων χωρίς επιπλέον προσπάθεια, οδηγώντας σε σημαντική επέκταση του φυσικού χώρου αποθήκευσης. Αυτή η πρόοδος είναι έγκαιρη, λαμβάνοντας υπόψη την αυξανόμενη ανάγκη για σημαντικό φυσικό χώρο αποθήκευσης σε διάφορους τομείς.
Για παράδειγμα, η Facebook είναι υπεύθυνη για τη δημιουργία 4 πεταμπάιτ δεδομένων ανά ημέρα, όπου 1 πεταμπάιτ ισούται με 1 εκατομμύριο γιγαμπάιτ δεδομένων. Για να το υποστηρίξει, η Facebook διαθέτει και λειτουργεί 18 κέντρα δεδομένων παγκοσμίως, καλύπτοντας 40 εκατομμύρια τετραγωνικά πόδια χώρου. Ωστόσο, η Facebook αποτελεί μόνο έναν από τους τεχνολογικούς γίγαντες που αντιμετωπίζουν τεράστιους όγκους δεδομένων. Η μηχανή αναζήτησης Google επεξεργάζεται 3,5 δισεκατομμύρια ερωτήματα καθημερινά, οι χρήστες του WhatsApp ανταλλάσσουν πάνω από 65 δισεκατομμύρια μηνύματα την ημέρα, και οι χρήστες του διαδικτύου παγκοσμίως παράγουν σχεδόν 2,5 κβιντιλίων bytes δεδομένων κάθε μέρα. Αυτό υπογραμμίζει μια αδιάκοπη ζήτηση για αποθήκευση, αποθήκευση και ακόμη περισσότερη αποθήκευση.
Αναμφίβολα, οι πληροφορίες του CCNY σχετικά με τα κέντρα χρώματος στα διαμάντια θα ήταν καθοριστικές όταν κλιμακωθούν.
Προηγούμενη Έρευνα για Μονομερείς Κέντρα Χρώματος Γερμάνιο-Κενότητας στα Διαμάντια
Παρόμοια έρευνα πραγματοποιήθηκε επίσης νωρίτερα στα κέντρα χρώματος των διαμαντιών. Η έρευνα που δημοσιεύτηκε το 2015, για παράδειγμα, βοήθησε στην κατανόηση των ατομικού μεγέθους φθορίζοντων ελαττωμάτων στα διαμάντια ως μια υποσχόμενη στερεά-κατάσταση πλατφόρμα για κβαντική κρυπτογραφία και κβαντική επεξεργασία πληροφοριών, λειτουργώντας ως θεμέλιος βήμα για επόμενες μελέτες σε αυτόν τον τομέα.
Η έρευνα δοκίμασε τη δυνατότητα χρήσης πηγών μονού φωτονίου με υψηλή ένταση και επαναλήψιμες μεθόδους κατασκευής για αυτόν τον σκοπό. Η έρευνα σημείωσε ένα νέο κέντρο χρώματος σε διαμάντι, που αποτελείται από γερμάνιο και κενότητα, το οποίο οι ερευνητές ονόμασαν κέντρο GeV.
Μια άλλη έρευνα, που δημοσιεύτηκε το 2022, από ερευνητές του Πανεπιστημίου Saga και της Adamant Namiki Precision Jewelry, οδήγησε στην ανάπτυξη μιας νέας μεθόδου κατασκευής wafer διαμαντιών εξαιρετικής καθαρότητας. Αυτά τα wafer διαμαντιών έχουν διάμετρο 5 εκ.
Με την πυκνότητα δεδομένων τους, αυτά τα wafer μπορούν να αποθηκεύσουν το ισοδύναμο ενός δισεκατομμυρίου δίσκων Blu‑ray. Για να το θέσουμε σε προοπτική, ένας τυπικός δίσκος Blu‑ray μπορεί να αποθηκεύσει έως 25 GB δεδομένων. Επομένως, ένα δισεκατομμύριο δίσκοι Blu‑ray ισοδυναμούν με εντυπωσιακά 25 exabytes δεδομένων. Για να επιτύχουν αυτό το επίτευγμα, η έρευνα χρησιμοποίησε ένα κέντρο αζώτου‑κενότητας για την αποθήκευση δεδομένων με τη μορφή υπεραγωγικών κβαντικών bit (qubits).
Περισσότερα για την Adamant Namiki Precision Jewelry ή Orbray
Η Adamant Namiki Precision Jewelry άλλαξε το όνομά της σε Orbray Co., Ltd., με ισχύ από 1 Ιανουαρίου 2023. Η εταιρεία διαθέτει μια εκτενή γκάμα προϊόντων, συμπεριλαμβανομένων ακριβείας κοσμημάτων, οπτικών ινών εξαρτημάτων και μικρών κινητήρων. Με βάση τις εφαρμογές, η εταιρεία εξυπηρετεί τους τομείς της πληροφορικής επικοινωνίας, των ημιαγωγών, των βιομηχανικών μηχανών, των ρομπότ, των αυτοκινήτων, των οπτικών συσκευών οδήγησης, της ηχογραφίας και πολλά άλλα.
Ιδρύθηκε το 1939 και έχει την έδρα της στο Τόκιο, Ιαπωνία, η Orbray είναι ιδιωτική εταιρεία.
Εταιρείες που Εργάζονται στην Τεχνολογία Wafer Διαμαντιών
Ενώ η Orbray είναι γνωστή για την κατασκευή wafer διαμαντιών ειδικά για αποθήκευση, υπάρχουν λίγες άλλες εταιρείες στον κλάδο που έχουν αναπτύξει μια συγκρίσιμη λύση αποθήκευσης. Ωστόσο, είναι αξιοσημείωτο ότι πολλές άλλες εταιρείες παράγουν wafer διαμαντιών για διάφορους άλλους σκοπούς. Αυτό αξίζει προσοχής, καθώς αυτές οι εταιρείες μπορεί επίσης να επεκτείνουν τις λύσεις αποθήκευσης στο εγγύς μέλλον, δεδομένης της υπάρχουσας γνώσης τους για τη θεμελιώδη τεχνολογία.
#1. Stanford Advanced Materials
Μια άλλη εταιρεία γνωστή για την κατασκευή wafer διαμαντιών είναι η Stanford Advanced Materials. Προσφέρουν ένα προϊόν γνωστό ως CVD Diamond Wafer, το οποίο διακρίνεται για τις υψηλής ποιότητας οπτικές και θερμικές του ιδιότητες. Επιπλέον, ισχυρίζονται ότι αυτά τα wafer διαμαντιών διαθέτουν εξαιρετικές φυσικές και χημικές ιδιότητες. Σημαντικό είναι ότι διαθέτουν σχεδόν συνεχές φάσμα οπτικής διαφάνειας από το UV έως το THz, καθιστώντας τα συμβατά με πολλαπλές περιοχές, όπως ακτίνες Χ, υπεριώδη, υπέρυθρες, μικροκύματα και άλλα.
CVD diamond wafers έχουν πολλές ιδιότητες που είναι σχεδόν αδύνατο να επιτευχθούν για γενικά οπτικά υλικά. Για παράδειγμα, είναι ικανά να διαδραματίσουν κρίσιμους ρόλους σε υψηλή ενέργεια εισόδου, χαμηλή διαλεκτρική απώλεια, υψηλή ενίσχυση Raman, χαμηλή παραμόρφωση δέσμης, αντοχή στη διάβρωση και άλλα.
Τα CVD wafer διαμαντιών της Stanford εξυπηρετούν πολλούς κλάδους, συμπεριλαμβανομένων της αεροδιαστημικής, του στρατού και άλλων. Είναι ιδιαίτερα αποδοτικά στη διαχείριση θερμότητας, ειδικά σε υψηλής ισχύος, υψηλής συχνότητας, μικρομεγέθης και έντονα ενσωματωμένα ηλεκτρονικά εξαρτήματα.
Με έδρα το Lake Forest της Καλιφόρνια, ΗΠΑ, η Stanford Advanced Materials λειτουργεί από το 1994 και είναι ιδιωτική εταιρεία.
#2. AKHAN Semiconductors
Μια άλλη εταιρεία ημιαγωγών που αποδίδει εξαιρετικά στην κατασκευή wafer διαμαντιών είναι η Akhan Semiconductors. Το 2021, παρήγαγε τα πρώτα 300 mm wafer διαμαντιών τύπου CMOS (Complementary Metal‑Oxide‑Semiconductor). Η τεχνολογία αναπτύχθηκε κυρίως για τη βελτίωση της διαχείρισης ισχύος, της διαχείρισης θερμότητας και της ανθεκτικότητας των ηλεκτρονικών. Ωστόσο, εξυπηρετεί μια ποικιλία βιομηχανιών και διαδικασιών κατασκευής. Σύμφωνα με τον Διευθύνοντα Σύμβουλο της Akhan Semiconductor, Adam Khan, τα wafer διαμαντιών της Akhan θα βοηθήσουν στην κατασκευή πιο ισχυρών και ανθεκτικών συσκευών.
Με έδρα το Ιλινόι, ΗΠΑ, η Akhan Semiconductor είναι ιδιωτική εταιρεία που ιδρύθηκε το 2012. Σύμφωνα με τα πιο πρόσφατα διαθέσιμα νέα, η εταιρεία συγκέντρωσε 20 εκατομμύρια δολάρια στις 17 Φεβρουαρίου 2022.
Άλλες Λύσεις Αποθήκευσης Δεδομένων
Ενώ η διερεύνηση των κέντρων χρώματος στα διαμάντια αποτελεί σίγουρα μια καινοτομία που αλλάζει το παιχνίδι στον τομέα της αποθήκευσης δεδομένων, η λύση δεν έχει ακόμη κλιμακωθεί.
Ένας τεχνολογικός γίγαντας που συνεχώς πειραματίζεται με νέες και βελτιωμένες τεχνολογίες αποθήκευσης δεδομένων είναι η Intel (INTC ). Διαθέτει πολλές καινοτόμες τεχνολογίες αποθήκευσης.
#1. Intel Storage Technologies
Η τεχνολογία Optane της, για παράδειγμα, βοηθά στην εξάλειψη των στενών σημείων αποθήκευσης σε κέντρα δεδομένων, επιτρέποντας στους χρήστες να διαχειρίζονται μεγαλύτερα, πιο προσιτά σύνολα δεδομένων. Τα προϊόντα τεχνολογίας 3D NAND είναι γνωστά για την χωρητικότητά τους και την αξιοπιστία τους. Οι λύσεις SSD EDSFF βοηθούν στην επίτευξη βελτιωμένης χωρητικότητας με χαμηλότερο κόστος.
INTC Διάγραμμα τιμής
#2. Seagate
Η Seagate είναι ένας άλλος πρωτοπόρος στον τομέα της αποθήκευσης δεδομένων, έχοντας πρόσφατα παρουσιάσει μια σημαντική καινοτομία. Η τελευταία τους προσφορά είναι το υψηλών επιδόσεων, αποδοτικό και ανθεκτικό σύστημα αποθήκευσης μπλοκ πολλαπλής χωρητικότητας πολλαπλών πεταμπάιτ, γνωστό ως Exos® CORVAULT™. Τα χαρακτηριστικά υψηλής πυκνότητας του συστήματος εξασφαλίζουν βέλτιστη αξιοποίηση του χώρου, παρατεταμένους κύκλους ζωής και μειωμένη κατανάλωση ενέργειας ανά πεταμπάιτ.
Επιπλέον, συμβάλλει στη μείωση του αποτυπώματος άνθρακα των κέντρων δεδομένων, απαιτώντας λιγότερους πόρους υπολογιστών και δικτύωσης. Προς το παρόν, η λύση διατίθεται σε δύο παραλλαγές: η πρώτη προσφέρει έως 2,5 PB αποθήκευσης σε 1,2‑μετρικά ράφια, ενώ η δεύτερη παρέχει 1,5 PB για 1,0‑μετρικά ράφια.
STX Διάγραμμα τιμής
Για το οικονομικό έτος που έληξε στις 30 Ιουνίου 2023, η Seagate κατέγραψε έσοδα άνω των 7,3 δισεκατομμυρίων δολαρίων, τα οποία ήταν σημαντικά χαμηλότερα από τα έσοδα του προηγούμενου έτους άνω των 11,5 δισεκατομμυρίων δολαρίων.
Μελλοντική Έρευνα στα Κέντρα Χρώματος των Διαμαντιών
Πολλή έρευνα βρίσκεται σε εξέλιξη για την καλύτερη εξερεύνηση και κατανόηση των κέντρων χρώματος στα διαμάντια. Οι ερευνητές είναι παρακινημένοι για πολλούς λόγους, κυρίως επειδή τα κέντρα χρώματος παρουσιάζουν βελτιωμένες οπτικές ιδιότητες όσον αφορά τη φασματική σταθερότητα, το μήκος κύματος και τις ιδιότητες σπιν. Ενώ τα διαμάντια είναι γενικά πλούσια σε οπτικά κέντρα, η ακριβής προέλευση αυτών των κέντρων συχνά παραμένει άγνωστη. Αναμένεται ότι η μελλοντική έρευνα θα προσφέρει αναμφίβολα περαιτέρω γνώσεις.
Τα wafer διαμαντιών έχουν αποτελέσει μια σημαντική πρόοδο για αποθήκευση μεγάλων ποσοτήτων δεδομένων. Και είναι ένας τομέας όπου διεξάγεται αυτή τη στιγμή πολλή έρευνα. Η καλύτερη γνώση των wafer διαμαντιών θα βοηθήσει αναμφίβολα στη βελτίωση των ιδιοτήτων τους ως συστήματα αποθήκευσης.
Αν και για την τροφοδοσία των επόμενων γενεών ημιαγωγών, επιστήμονες του Πανεπιστημίου Chiba στην Ιαπωνία έχουν αναπτύξει μια μέθοδο που χρησιμοποιεί λέιζερ για τη δημιουργία wafer διαμαντιών.Σύμφωνα με τον Hirofumi Hidai, καθηγητή στο Chiba University School of Engineering:
«Η κοπή διαμαντιών επιτρέπει την παραγωγή υψηλής ποιότητας wafer σε χαμηλό κόστος και είναι απαραίτητη για την κατασκευή ημιαγωγικών συσκευών.»
Αυτή η νεοαναπτυγμένη μέθοδος είναι κρίσιμη για λόγους που υπερβαίνουν τη χρήση του διαμαντιού ως ημιαγωγών. Βοηθά στην ανάπτυξη μηχανισμών ελέγχου του σχηματισμού ρωγμών μέσω των διαμαντιών, ώστε να μπορούν να αναπτυχθούν κατά μήκος μιας επιθυμητής επιφάνειας.
Τον Απρίλιο του τρέχοντος έτους, η Amazon Web Services συνήψε συνεργασία με την θυγατρική της De Beers, Element Six, για την ανάπτυξη συνθετικών διαμαντιών, που θα χρησιμοποιηθούν στην κβαντική διανομή κλειδιών. Το αξιοσημείωτο σε αυτή τη συνεργασία είναι η μέθοδός τους, η οποία περιλαμβάνει τη δημιουργία κέντρων χρώματος σε διαμάντι. Αυτά τα κέντρα χρώματος θα απορροφούν φωτόνια που περιέχουν κβαντική πληροφορία για να τα επαναεκπέμπουν αργότερα.
Σύμφωνα με την Antia Lamas‑Linares, η οποία ηγείται του AWS Center for Quantum Networking:
«Εμείς [Amazon] μπορούμε ήδη να κάνουμε ορισμένα πράγματα σε σχετικά μικρή κλίμακα, αλλά για να το φέρουμε πραγματικά σε παγκόσμια κλίμακα – η AWS είναι μια παγκόσμια εταιρεία – υπάρχουν μερικά πράγματα που πρέπει να αναπτυχθούν.»
Για να καταλήξουμε, ο κόσμος θα δει περισσότερη έρευνα που στοχεύει στην αξιοποίηση των κέντρων χρώματος στα διαμάντια. Δεν θα βοηθήσουν όλα στην βελτίωση της αποθήκευσης δεδομένων, αλλά πολλά θα το κάνουν. Τα δεδομένα είναι το καύσιμο με το οποίο λειτουργεί ο σύγχρονος κόσμος μας. Είναι απόλυτα φυσικό ότι οι κορυφαίες εταιρείες θα επενδύσουν περισσότερο στο μέλλον σε λύσεις που θα βοηθήσουν στην επίλυση των εκθετικά αυξανόμενων αναγκών αποθήκευσης.
