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美国芝加哥大学研究人员开发出一种创新性的存储技术，利用晶体内的单原子缺陷来表示数据存储中的二进制数“1”和“0”，将几个太字节（TB）的数据存储在边长仅为1毫米大小的晶体立方体中。相关论文发表在最新一期《纳米光子学》杂志上。

历史上，用于表示二进制数据“1”和“0”的物理载体（如打孔卡片、真空管、晶体管等）的尺寸，限制了设备可存储的信息量。此次，研究人员利用晶体结构中缺失的原子，在不超过1毫米的空间中存储了数兆字节数据。

这种存储技术将稀土元素（也称为镧系元素）融入晶体中，研究人员特别使用了镨和氧化钇晶体。这些晶体中存在固有缺陷，如晶格中缺少单个氧原子，留下空隙。晶体缺陷在量子研究中通常用于创建“量子比特”。

研究人员解释说，稀土元素表现出特定的电子跃迁，可选择精确的激光激发波长进行光学控制，范围从紫外线到近红外区域。激光激发镧系元素，使其释放电子，这些电子被氧化晶体中的缺陷捕获。

研究人员可控制哪些缺陷带电，哪些不带电，将带电间隙指定为“1”，不带电间隙指定为“0”，从而将晶体转变为一种高效存储设备，超越以往传统计算的限制，实现了极高的数据存储密度。

与通常由X射线或伽马射线激活的剂量计不同，这种存储设备可由简单的紫外线激光触发。

研究人员认为，这项技术展示了一种跨学科方法，即应用量子技术改造经典的非量子计算机。它将最初专注于辐射剂量计的研究，重新用于革命性的微电子存储器。这项技术突破了数据存储的限制，为传统计算机带来新的超紧凑、大容量存储解决方案。