Создана первая «химическая память» объемом в 1 бит

Подчас поиск новых способов хранения информации заставляет ученых открывать доселе неизвестные свойства привычных вещей. К примеру, всем известно, что «классической» единицей хранения информации является бит. В квантовых системах — квантовый бит (кубит). Но ученые из Физико-химического института польской академии наук открыли новую единицу информации: химический бит, представляющий из себя три обособленных капли химических реагентов, расположенных друг относительно друга таким образом, что реакции, проходящие внутри, и являются переносчиками данных.

За открытие отвечает научная группа доктора Конрада Гизынски и профессора Иржи Горецки. Новую единицу информации назвали «chit» — объединение английских слов «chemical» и «bit». В привычной нам физической памяти биты могут принимать значение 1 и 0. Они записываются, хранятся и считываются при помощи электрического тока, магнитного поля, воздействия лазера и прочих явлений, все из которых можно объединить общим понятием «физическое воздействие». В квантовых компьютерах для операций с данными используются явления квантовой суперпозиции и квантовой запутанности.

А вот для передачи и обработки данных в химической памяти используются химические процессы, проходящие во время циклических реакций Белоусова — Жаботинского. Особенностью этих реакций является то, что как только завершается первый цикл реакции, тут же начинается следующий. Причем сырье, необходимое для последующего этапа, полностью образуется в ходе предыдущего. Конечно, такие реакции со временем затухают, но для их полной остановки могут потребоваться сотни циклов.

Польские исследователи для своих разработок использовали вариант реакции Белоусова — Жаботинского, где каждый цикл сопровождался изменением цвета раствора для того, чтобы лучше следить за ходом реакции. Кроме того, в раствор был добавлен ингибитор на основе рутения. При освещении синим светом благодаря рутению реакция приостанавливалась. В своих экспериментах ученые исследовали множество вариантов взаимного расположения капель раствора, изменяя их количество. В итоге самые лучшие результаты показала система из трех капель разного размера. Удалось выявить, что если система из трех капелек входит в одно из состояний вращательного распространения реакций Белоусова — Жаботинского, то это состояние сохраняет стабильность в течение длительного времени. При этом правильная комбинация последовательности импульсов света с определенной длительностью позволяет получить требующееся направление вращения фронтов реакций, что и является ячейкой для хранения одного бита информации.

В данный момент длительность сохранения информации составляет от 18,7 до 19,5 секунды, но в случае продолжения исследований это время может значительным образом возрасти. Помимо этого, химический бит может находиться не только в значении 0 и 1, но и в третьем значении, что также можно использовать в будущем для совершенствования технологии.