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未來的終極記憶體晶片可能是在個別原子內進行位元編碼；位於美國加州聖荷西的IBM阿
爾瑪登研究中心(Almaden Research Center)，最近發表一種掃描式穿隧顯微鏡(scanning
tunneling microscopes，STM)應用的脈衝技術，能產生設計未來原子級記憶體晶片、太陽
能光電板以及量子電腦所需的、奈秒等級的時間解析度(time-resolution)。

STM是IBM在1980年代所發明，已經成為半導體材料領域的重要設備；一旦將其解析度擴展
至原子等級，就能將個別原子影像化。但遺憾的是，STM迄今尚未能達成如此精細的量測
，而IBM新開發的脈衝式STM技術，則能以奈米等級的精確度進行元件時間與距離的量測。

IBM所開發的幫浦探針(pump-probe)技術運作原理，與脈衝式雷射類似。首先，將一個幫
浦訊號傳遞至STM尖端的材料中，使原子的電子自旋處於已知狀態下；在一個等待期間之
後，用一個較小的探針訊號來進行量測。透過將以上程序重複，將每次脈衝的間隔時間延
長數奈秒，就能精確量出電子自旋的弛豫時間(relaxation time)，或者是一個資訊位元
被單一鐵原子保留多長時間。

目前的DRAM單元必須在每50微秒(millisecond)左右的時間刷新(refreshed)位元，利用新
的脈衝式STM技術，IBM已經觀察到單鐵原子需要每250奈秒的刷新時間──也就是比現有
時間快20萬倍。

IBM研究中心的物理學家Andreas Heinrich表示，現在已經可以知道在單個鐵原子中儲存
資訊，會發生怎樣的情況；在更遠的未來，他們期望能以類似的程序，來揭開太陽能電池
效率以及量子電腦的秘密。



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