【物理】東大、原子1個に記録された磁気情報を従来比10億倍に高める原理を解明

東大、原子1個に記録された磁気情報を従来比10億倍に高める原理を解明

東京大学は、原子1個に記録された磁気情報を長期間保持するためのメカニズムを解明したと発表した。今回、
原子1個の量子力学的な対称性を考慮することにより、情報保持時間を従来比で10億倍に高めたという。

同成果は、同大 物性研究所 ナノスケール物性研究部門の宮町俊生助教らによるもの。詳細は、英国科学誌
「Nature」に掲載された。

これまで、情報記録装置の性能を向上させるため、微細化技術によって記録する磁気素子の小型化および
高集積化が進められてきた。微細化がさらに進むことにより、究極的に磁気素子は、原子1個で構成される
原子磁石になると考えられる。しかし、1個の原子磁石は、磁気的に不安定で情報を保持できる時間が
1マイクロ秒以下と短く、実用化は困難とされてきた。

磁石の安定性は、磁気異方性エネルギーと呼ばれるエネルギー障壁によって決定する。この障壁が小さいと
磁石の向きが容易に反転してしまい、磁石としての安定性は低くなる。PCなどの電子機器に使用している
"大きな磁石"はこの磁気異方性エネルギーを高めることにより安定性を確保している。しかし、磁石のサイズを
原子レベルまで小さくすると、量子力学的な効果(量子トンネリング)により、エネルギー障壁を超えなくても
磁石の向きが反転してしまうことが分かってきた。したがって、高い磁気的安定性を有する原子磁石の
実現のためには、原子の磁気異方性エネルギーを高めるとともに量子トンネリングを抑える必要がある。

研究チームでは、2008年から金属表面上に塗布した原子磁石の安定性に関する研究を開始し、磁気異方性エネルギーは
原子1個の磁石としての性質である磁気モーメントの大きさに比例することや、磁気モーメントの大きさと原子を
塗布する金属表面の対称性をうまく考慮することにより、量子トンネリングを抑制できることを明らかにしていた。
今回の研究では、量子トンネリングを抑制できる六角形状の原子配列をもつ白金表面の上に希土類金属で最大の
磁気モーメントを有するホルミウム原子磁石を塗布し、その情報保持時間を測定した。

ホルミウム原子磁石の情報保持時間を測定するためには、原子レベルで表面観察ができ、さらに原子磁石の磁気モーメントを
検出できる手法が必要となる。そこで、条件を満たすスピン偏極走査トンネル顕微鏡(SP−STM)装置を2011年に新たに開発した。
原子磁石の磁化方向は、SP-STMの磁気シグナルを観測することにより判断できる。SP-STM磁性探針と原子磁石の
磁気モーメントが平行の場合、磁気シグナルは大きく、反平行の場合、磁気シグナルは小さくなる。

SP-STM磁性探針をホルミウム原子磁石の上に配置し、磁気シグナルの時間変化を測定した結果、ホルミウム原子磁石は
1つの磁気情報(上向き、下向き)を10分以上保持していることが明らかになった。観測された情報保持時間は従来の原子磁石と
比較して約10億倍と著しく向上している。原子磁石の磁気モーメントが上に向いている状態を"1"、下に向いている状態を
"0"とすると、PCなどの電子機器と全く同じ方式での磁気情報の読み取りが可能になっている。

さらに、トンネル電子を介したエネルギー注入により原子磁石の向きを制御できることも分かった。このことは、
原子1個に情報を書き込めることを意味している。また、原子磁石に長時間情報を記録するためには、磁気モーメントの
大きさと原子を塗布する金属表面の対称性が非常に重要であることが理論計算によっても確認された。

研究チームでは、原子1個の磁石としての性質である磁気モーメントの大きさと原子を塗布する金属表面の対称性を
うまく組み合わせることによって、原子1個の情報保持時間を増大できることを明らかにした。これにより、学術的観点だけでなく、
原子サイズの磁気素子を用いた次世代情報ストレージの開発や原子磁石を用いた新方式の量子コンピュータ実現の可能性が
期待されるとコメントしている。

ソース
http://news.mynavi.jp/news/2013/11/15/345/index.html
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/issp_wms/DATA/OPTION/release20131114.pdf

ご依頼いただきました。
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1382193882/108

まあ、これならネイチャーに載るわな
量子コンピューター真っ青の記憶容量だな

秘密保護は大丈夫か？

原子1個で10億bit保持できるのかと思った。残念。

0.000001秒しか維持できなかったのが1000秒可能になったって事？

>>4
磁気情報が10億倍って書いちゃってるから誤報だね。本文見ない人は騙されたままだし

死ぬ前に実用化されてほしい

東大はこういった詐欺的広報ばっかりだな
技術として凄いのだろうけど

韓国と共同研究するほうが良いと思うよ

こういう基礎研究ができる国にいることが
どれだけ恵まれていることか考えてみような
さらに日本ではほぼどの分野でも母国語で研究できることの幸せ

微妙？ どう応用するんだろうな？
書いてあるのはどうせ予算獲得用の妄想でしかないだろうし
なんかに使えるのか、これ？
理論的に解明出来ればわりと将来いいところにつながるかもしれないけど

熱常磁性の話しじゃ無いのかｗｗ

ビットの話しじゃ無くて密度の話しなんだろうけど
もう少し一般向けにわかり易く嗅いたら良いのに

走査トンネル顕微鏡サイズの記憶装置になるだけじゃねーか

急げ急げ

東大は韓国が起源で韓国の最高学府だ。

>>8
東大のリリースではタイトルに「約10億倍の情報保持時間」と明記してあるから
この記事に関して非があるのは記者だろ

なんか凄いのか、どうーでもいいのかよく分からん。
東大って、実利的応用にできたものってあるの？
　ミドリムシラーメンくらいのもんなのかな？
ま、あれはあれですごんだろうけど・・・・・ｗ

マジ元博士

漫画で例えるとどんな感じシリーズ。

ヤバイ

その領域に立ち入っちゃなんねぇーだ

基礎研究のスレで応用応用うるせえな
そんなに実用技術が好きなら科+じゃなくてビジ+に行ばいいのに鬱陶しい

>>4
そういうこと

>>11
お前のそのレス便利そうだな
難しそうな基礎実験のスレにそれ書いときゃ何も分かってなくてもそれっぽいこと言ってるように見えるよ
ところで
> また、原子磁石に長時間情報を記録するためには、磁気モーメントの
> 大きさと原子を塗布する金属表面の対称性が非常に重要であることが理論計算によっても確認された。
理論的にも既に確認されてるけどそれでどう将来いいところに繋がるんですかね？

>>12
これでも十分一般向けに分かりやすく書いてあると思う…
学会や講演会なんて同じ内容でももっと意味不明になるから…

とりあえず10000円以内にしてくれ

>>21
対称性が重要なのは物理じゃ常識だろ
はやく高校で群論を教えろ

2行で済むことを長々書きやがって

磁石を使って記録を保持するお。
どんどんちいさくするお>
あれ?ちいさくしていったら、N極とS極が反転するお!!
このままじゃデータが文字化けするお!!
原子レベルの磁石と“器”の配置をかえてみたお!!

他の磁石の磁界を緩衝させたら、反転しなくなったお!!

記憶保持期間が今までの10億倍ながくなったお!!


こういう理解でいいのか?

100円ショップのビデオテープが
外付けハードディスクになったって感じ?
ファミコン２メガソフトがネオジオになったってこと？

高密度バブルメモリ？

100ペタバイトのmicroSDとかﾑﾈｱﾂ

頑張れ東大

研究成果が出たのはけっこうなことだが、
元の短いのと比較して１０億倍とかいう表現はどうかなｗ

>>10
ところがどっこい、もう日本語ではだんだん研究できなくなりつつあるんだ
とにかく専門用語の和訳が通じないので、どうしても英語になっちゃう…

何だかんだで日本の根幹を背負っているのは東大をはじめとする一流大学だな

これは絶対無理ゲー

>>10
日本は基礎研究の冷遇ぶり半端ない
二言目には「で、これは何の役に立つんです？」
そりゃ優秀な人材は日本を離れるよ

これだけ長時間保持できるならリフレッシュ回路をつければすぐにメモリになるな
原子DRAMの誕生だ

１０億倍は、韓国起源。

>>35
どうやって読み書きすんの？

こういうのってノーベル賞とかもらえるの？
もらえるとしたら何賞？

>>37
>>1にも書いてあるSP-STM使えば一応可能
ただし実用レベルでは全くないけど

>>38
区分としてはスレタイのタグにもある通り物理学賞
けどこのレベルの研究では流石にノーベル賞は無理

>>39

光の一分間の停止と、物理エネへの転換は、将来的にはどうなんでしょう?

１０おくばいｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗ

うそだろｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗ

>>40
さあ…？
光学や光エネルギー変換関連は専門じゃないので専門の人たちの間でどういう認識になってるのかはすみませんが分かりません

あー、先越されたわ

むちゃくちゃ電子レンジによわそう・・。

>>5
Yes.It is.

問題はノイズと信号の分離である、モノとモノが干渉するとき
情報は乱れる。
まったくの静寂なプローブでその情報を操作＆観測しなければ
成立しないのがその情報量である。
デジタルはそのような情報ノイズを位置情報に変え無視できるように
している。

>>34
いやちゃんと考えてれば、基礎研究でも説明できるんだよ。あまりに視野の狭い研究者が多い。

このマイナビの日野雄太とかいう記者が意図的に誤解するような表題を付けたのか
糞だなこの記者

うひゃひゃ
この世は記憶媒体だらけ

植物に記憶はあるのだろうか

トンスルがどうしたって？

「記憶」というのは「知能」が無いと存在できないので・・・

それ無しなら植物についた傷や、受粉しためしべの量なども記憶という
ことになるので・・・

日本から海外に研究の場を移して研究を続けられるのはホンノ一握り
恵まれた環境に居ながら自分達は冷遇されていると嘆く日本の理系バカ
その殆どは海外では通用しない

>>53
それでいいんだよ。理系に二番は要らない。必要なのはそのほんの一握りだけだ
一番たちは日本よりよい環境に行く。それ以外は次の一番を探す狩場だ

10分おきにリフレッシュすればオッケーってこと？

僅か１�o四方のスパコンができるってことかな
どんどん魔法の領域になっていくね

流石東大日本の命

【光粒子】東大、「量子テレポーテーション」を１００倍以上高効率化−無条件動作可能な新方式
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1376524046/
【物理】光を1分間停止させることに成功　長距離量子ネットワーク開発の希望に
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1377038948/
【物理】 量子コンピュータの実現に一歩前進、核スピンの制御技術を開発/東工大
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1378293131/

【物理】量子コンピュータ実現に向け大きな前進――超大規模量子もつれの作成に成功/東大
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1384870348/

>>50
あるよ

>>44
雷「うひひひ」
太陽風「うひゃひゃ」
静電気「ハハハハ」

このタイトルをつけた記者はなんにも分かってないんじゃないかな

「磁気情報を比で10億倍に高める」のと「磁気情報の記録時間を10億倍に延長する」のとでは、
タイトルから受ける印象がまったく違う

あるいはマスコミ様お得意の印象操作ですかそうですか

日本語が不自由な奴が書いたのか

まじで本文読んでないやつの馬鹿投稿どうにかしろよ

こんなすごいだいがくがあるのになんでにほんのけいきがわるいんですか？

>>58
そこまで研究費を探索する土壌を作りたいの？惨めじゃないか？
>>61
情報密度を高めたいという要求は常にありそれが性能やら利益に繋がるからね。
印象を操作するのは研究開発で予算を集める為の基本だろう。
逆に印象を操作できずに悪い印象を持たれてしまったものは素晴らしい技術で
あっても研究予算が足りずに前に進めなくなる。
当然として必死になるだろうね。

マイナビ
東大、原子1個に記録された磁気情報を従来比10億倍に高める原理を解明
日野雄太　 [2013/11/15]

東京大学物性研究所
従来の原子磁石の約１０億倍の情報保持時間を観測


記名記事なんだからタイトル含めマイナビの日野くんの文責

>>60
原子単体のメモリセル…アドレスの配線がノイズ源に…？

>>55
そういうことか！

ところで、トンネル電子って何だ？

>>68
人間のスケールだと50cmの壁を飛び越えるのに30cmしかジャンプできないんじゃどうやったって飛び越せないだろ
だけどミクロ(量子力学)のスケールだとこの壁をある確率でたまに飛び越えることができてしまう
まるで壁にトンネルがあってそこを潜り抜けてきてるようだからその壁を飛び越えてきた電子をトンネル電子と呼ぶ

ウワサだと量子の世界ではエネルギーも時間も一時的に貸し借りできるって聞いたんだけど本当なの？

>>70
積の不確定性の次元が他のと同じ

>>67
周りに熱があるから当然としてノイズだらけでは？
極狭い世界に情報を外部から分離しておく技術のほうが凄いだろうな。
たいか極めて絶縁性能が高い物質でも原子数個レベルなら絶縁として
はたらかずに自由に電子が移動しちゃうような話があったはず。
宇宙線やら恒星からの放射線やらが状態の破壊を行うことを防ぐのは
不可能だから常にエラーかを自己チェックしてエラー補正できるような
仕組みが必要だろうな。中性子とか自然界に常にあり人間には危険なくても
メガとかギガとかの単位になればどこか１個ぐらい１秒に１個ぐらい
壊れるのはありそうだな。

>>71
もうすこしヒント♪

>>73
ヒントかどうかわからんけど
覇道関数の肩に載ってる分は
同じ確率密度を実現するにしても
自由度があるんだよ

物理学上、熱湯系力学上の要請が期待値である限りは

>>70
嘘

不確定性原理で、wikiれ

>>72
ごく低温で実験してると思うぞ

書き換えとか保持のための処理回数が少なく済むメモリとか作れそうな感じ

希土類は使うなよな

>>75
部分を指摘せず全部嘘とかいてwikiれとするお前のほうがうさんくさい。
よくあるデムパ君だろ。
中性子が不確定性原理と関係あるの？

>>75
絶対０℃でも量子もつれは突然死するのぐらい知らない馬鹿？