Toda la literatura de la Historia en un disco duro del tamaño de un sello

Fotos, vídeos, mensajes de texto… Cada día se suben a la red mil millones de gigabytes de nueva información en todo el mundo. Pero nada es gratuito. Guardar todos esos datos obliga a construir nuevos centros de almacenaje informático que, además, consumen gran cantidad de energía. De ahí la importancia de que cada bit -la mínima unidad de información, unos y ceros en el sistema binario- ocupe el menor espacio posible. Ése ha sido el objetivo de un grupo de científicos del Instituto Kavli de Nanociencia en la Universidad de Delft (Holanda), que ha construido una memoria de un kilobyte donde cada uno de sus 8.000 bits de capacidad están representados por la posición de un único átomo de cloro.

Lo más sorprendente, sin embargo, es que esta tecnología permite empaquetar 500 veces más información en el mismo espacio que el mejor disco duro que se comercializa en la actualidad: 500 terabits -500.000 gigabits- por pulgada cuadrada; así han conseguido grabar un kilobyte de datos (1 byte son 8 bits) en una superficie de 100 nanómetros de ancho (0,0001 milímetros) por otros 100 de alto. «En teoría, esta densidad de almacenamiento permitiría escribir todos los libros creados por la Humanidad en un sello de correos», ejemplifica Sander Otte, que ha liderado la investigación que acaba de publicar la revista Nature Nanotechnology.Organización atómica»En un disco duro, cada bit está representado por la dirección de magnetización de una pequeña porción de material magnético. Dado que la capa de ese material no es completamente lisa, el bit más pequeño que se puede escribir en ella está determinado por el tamaño de grano de ese material, cada uno de los cuales contiene unos diez mil átomos», explica Otte a EL MUNDO.

Y ahí está la novedad: su equipo ha empleado un material perfectamente liso y cristalino donde la posición de cada átomo se conoce con exactitud y puede utilizarse para representar un bit de información. La nueva memoria está formada por una superficie de cobre sobre la que se sitúan tantos átomos de cloro que apenas quedan huecos entre ellos y sólo pueden moverse entre dos posiciones que se interpretan como 1 ó 0. Para moverlos, los científicos utilizaron un microscopio de efecto túnel -una tecnología de principios de los años 90-. El mecanismo de funcionamiento recuerda esos puzles en los que hay que deslizar las piezas contenidas dentro de un marco para completar la figura.

Todavía habrá que esperar para ver este tipo de tecnología en los discos duros domésticos. «En su formato actual, esta memoria sólo puede funcionar en condiciones de vacío y a la temperatura del nitrógeno líquido, -196 ºC, así que el almacenaje de datos a escala atómica está todavía un poco lejos, pero con este logro hemos dado un gran paso», sentencia Otte. Tampoco es precisamente rápida: «Una hora para leer un kilobyte», el tamaño de una imagen de poca resolución. «Sin embargo, en términos físicos, no veo ninguna barrera por la que no podamos ser capaces de acelerar esto hasta las velocidades actuales de un megabit por segundo», matiza Otte.El problema del tamaño»No creo que la seguridad o la velocidad sean limitaciones críticas en los actuales sistemas de almacenamiento de datos. El problema es el tamaño. Como sociedad generamos una tremenda cantidad de datos, que necesitamos almacenar en algún lado», explica Otte. La solución a este problema que aporta la Universidad de Delft se inspira en la tecnología actual, pero para ir un paso más allá. «En lugar de reducir el tamaño de la tecnología existente, construimos otra usando un principio completamente nuevo: usar los bloques más pequeños que nos proporciona la naturaleza: los átomos», añade. Sin embargo, para este investigador la finalidad última de esta nueva tecnología trasciende las aplicaciones prácticas más inmediatas. «Desde mi punto de vista, la verdadera importancia de este trabajo no es necesariamente el propio almacenamiento de la información: esta nueva memoria debería ser vista como una demostración de cómo podemos organizar el mundo con precisión atómica», asegura Otte.

Una nueva filosofía que marca una nueva era en el campo de los materiales. «Quién sabe cuáles serán las posibilidades una vez que empecemos a diseñar y construir nuestros propios nanomateriales funcionales en lugar de limitarnos a los que nos proporciona la naturaleza», afirma.No compite con la computación cuánticaLa computación cuántica supone una nueva dimensión. En ella, la información se procesa en forma de bits que pueden tener al mismo tiempo el valor de 1 ó 0, a diferencia de la computación digital convencional. Con todo, Otte no encuentra más ventajas o desventajas en una u otra forma de operar porque «las dos se usarán para resolver diferentes problemas». De hecho, afirma, «la memoria atómica que presentamos, en la que cada bit está representado por la posición de un único átomo, es completamente clásica: cada bit puede ser 1 ó 0. A nivel conceptual, lo que hemos hecho no es muy diferente de un disco duro convencional», comenta.Tampoco es nueva la idea de reducir el espacio dedicado al almacenamiento a la mínima expresión. Ya en 1959, el físico Richard Feynman retó a sus compañeros para diseñar el mundo a la menor escala posible. En su conocida conferencia Hay mucho sitio al fondo, especulaba que si existiese una plataforma que nos permitiera ordenar átomos según un patrón ordenado, sería posible guardar una pieza de información -un bit- por átomo. En honor a este visionario, el equipo de Otte ha codificado una sección de esta charla en un espacio de 100 nanómetros de ancho -0,0001 milímetros-. Pasado y futuro se dan la mano, incluso a escala atómica.