Nhật Bản tạo ra wafer chip nhớ kim cương, lưu trữ lượng dữ liệu tương đương 1 tỷ đĩa Blu-Ray

Đó là thành quả của Adamant Namiki Precision Jewel Co. cùng những nhà nghiên cứu của đại học Saga, Kyushu, Nhật Bản. Nhờ những nghiên cứu này, họ đã tìm ra cách sản xuất hàng loạt những tấm wafer chip nhớ kim cương nhân tạo đường kính 5cm. Dạng wafer này là giải pháp đầy hứa hẹn để phục vụ những hệ thống lưu trữ và điện toán lượng tử.

Vấn đề của lưu trữ trong máy tính lượng tử bây giờ là mức độ tinh khiết của tinh thể carbon trong kim cương nhân tạo. Nếu những tấm chip nhớ có quá nhiều nitrogen, khả năng lưu trữ dữ liệu sẽ bị ảnh hưởng. Còn giải pháp wafer kim cương vừa được người Nhật tạo ra này có độ tinh khiết 3 trên 1 tỷ, tức là cứ 1 tỷ nguyên tử trên tấm wafer thì chỉ được phép có không quá 3 nguyên tử ni tơ.

Con chip này được các nhà khoa học đặt tên là Kenzan Diamond.

Nhờ đó, tấm wafer đường kính 5cm này có thể lưu trữ 25 exabyte dữ liệu, tương đương lượng dữ liệu của 1 tỷ chiếc đĩa Blu-Ray 1 lớp, dung lượng 25GB. Nó được các nhà khoa học đặt tên là Kenzan Diamond. Để dễ so sánh hơn, tấm wafer chỉ to gấp ba lần đồng tiền xu này có thể lưu trữ lượng dữ liệu tương đương với 25 triệu chiếc ổ SSD NVMe 1TB anh em đang dùng hàng ngày.

Cho tới trước khi người Nhật tạo ra được tấm wafer kích thước "khổng lồ" như thế này, những giải pháp bộ nhớ kim cương nhân tạo đủ đạt chuẩn để được ứng dụng trong máy tính lượng tử thường chỉ có diện tích vỏn vẹn 4 milimet vuông. Vậy nên mới nói dù đường kính chỉ có 5cm, nhưng kích thước wafer này thực sự khổng lồ. Nhờ những giải pháp mới, có thể trong tương lai rất gần, những lợi ích của máy tính lượng tử so với máy tính điện toán truyền thống sẽ trở thành hiện thực, ví dụ như ứng dụng qubit với những giá trị nằm giữa 0 và 1 để thực hiện tính toán cực nhanh.

Wafer chip nhớ kim cương giờ được sản xuất bằng cách “trồng” tinh thể carbon trong bể chứa, tạo ra những tấm kim cương nhân tạo phẳng và mỏng. Đối với ngành kim cương nhân tạo nói chung, để tăng tỷ lệ trồng thành công, con người cần đưa thêm nitrogen vào làm xúc tác. Nhưng cũng chính vì chất xúc tác này, độ tinh khiết của chip nhớ kim cương không đủ để lấy kim cương nhân tạo thông thường ứng dụng cho máy tính lượng tử.

Vấn đề cơ bản của quy trình sản xuất chip nhớ kim cương là dưới áp lực lớn, tấm kim cương nhân tạo phẳng và mỏng có thể bị nứt dưới áp lực, từ đó giảm khả năng hoạt động khi dùng với máy tính lượng tử. Đối với giải pháp mới, nhóm nghiên cứu Nhật Bản dùng bể chứa được thiết kế giống những bậc cầu thang để giảm thiểu tối đa áp lực khi trồng, từ đó tạo ra được wafer kích thước lớn hơn nhiều.

Adamant Namiki có kế hoạch sản xuất thương mại hoá Kenzan Diamond ngay trong năm 2023, cùng lúc họ đang tìm cách sản xuất những tấm wafer chip nhớ kim cương với đường kính tăng gấp đôi hiện tại.