资料储存技术日新月异，同样大小硬盘能储存的资料越来越多，只是时间上的问题而已，人们似乎早就习以为常。但日前 IBM 发表一项最新进展，成果可谓相当惊人。研究人员借由将原子转化为世界上最小的“磁铁”，能够将 1 位元的资料保存在一颗原子中。
比较之下，目前的硬盘相当于需要 10 万颗原子才能储存 1 位元的资料，这项进展开启了超高密度储存的大门，让将来的硬盘可以大幅缩小，储存巨量资料。打个比方，就像是把 iTunes 上 3,500 万首歌全部存到信用卡一般大小的硬盘当中。
为了弄清楚储存技术来到原子等级的极限会发生什么情况，位于加州圣荷西的 IBM 研究团队使用了另一项过去 IBM 自己发明的重要科技，也就是扫描式穿隧电子显微镜（scanning tunneling microscope，STM），来观察那些储存了资料的原子动作，并且加以定位。他们将钬（holmium）原子置于氧化镁（magnesium oxide）的表面，让原子的磁极稳定，磁极的方向决定了原子构成 1 还是 0。若要将资料写入这个“储存系统”，必须借由 STM 的探针诱导电流，翻转原子的磁极方向。而想读取讯息，则只需测量经过每个原子的磁流（magnetic current）即可，它的变化是根据哪个磁极朝上来决定。
过去的研究，最多将 3~12 个原子组成可单独定址的双稳态磁性位元（bistable magnetic bits），现在 IBM 不仅可以减少到只剩一个原子，还能让储存在原子上的讯息维持数小时稳定。而且，只要两个带磁性的原子，彼此之间仅有一奈米的距离，就可以独立写入或读取。
要达到这项目标，必须在奈米等级的结构中掌握每个原子，这对目前的储存技术来说还是过于高深，除了得靠 STM 进行测试，还必须在有液氦冷却以及极端真空的实验室环境下才能达成。不过，从 IBM 在 1956 年发明第一颗硬盘 305 RAMAC 以来，当时这部相当于两台冰箱那么大、重量超过 1 吨的硬盘，储存容量只有 5MB；1980 年 IBM 发表了首次以 GB 为单位的硬盘，体积终于缩到只有一台冰箱的大小；再到 1998 年首次推出 MD（Microdrive），科技进展的脚步不曾停歇。即便 IBM 早已在 2003 年将硬盘部门与日立合并，但如今靠着研究中心的团队，证明了控制单一原子的磁性就能当作内存，向“奈米硬盘”的问世跨出了第一步。
- IBM turns an atom into a nano-scale hard drive
- IBM built an atomic hard drive
- Reading and writing single-atom magnets
（首图来源：IBM Research）
