La informática y la tecnología de la información avanzan a velocidades de vértigo y últimamente casi rozan la ciencia ficción. Parece que en cuestión de almacenamiento de información el tamaño sí que importa y lo que está de “moda” es ver quien tiene más pequeño, el disco duro. En los últimos días han aparecido dos estudios en las revistas Nature y Science respectivamente sobre nuevas formas de almacenamiento de información a escala molecular y atómica. Como este post va a ser un poco largo va a estar dividido en dos partes. Primero hablaremos sobre el último avance en almacenamiento de información a escala atómica y después en la segunda parte hablaremos sobre cómo se ha conseguido almacenar datos en ADN. Arrancamos, con algunos conceptos básicos que nos ayudaran a entender mejor todo.

Conceptos básicos sobre como almacenamos la información.

La unidad más pequeña utilizada en información es el denominado bit. Los bits funcionan en sistema binario lo que significa que sólo utilizan dos valores: 0 ó 1. Utilizando el sistema binario de bits se puede codificar cualquier tipo de información (letra, palabra, color, imagen…) como una secuencia de ceros y unos. Por ejemplo el número 156 se codifica como 10011100, una secuencia de 8 bits cada uno de los cuales puede ser únicamente 0 ó 1.

Para transmitir información podemos utilizar cualquier tipo de sistema binario, sólo necesitamos un código que use únicamente dos valores. Por ejemplo podríamos definir un nuevo código binario que sea blanco/negro,  donde blanco=1 y negro=0. U otro código que sea bombilla encendida/bombilla apagada donde bombilla encendida=1 y bombilla apagada=0. De esta manera podríamos codificar el número 156 de tres maneras distintas:

atomo

Cada vez producimos más y más información y por eso hay muchos estudios científicos centrados en nuevas maneras de almacenamiento de información que ocupen poco espacio y que funcionen como sistemas binarios o sistemas compatibles con una codificación de ceros y unos.

Almacenamiento de información en forma de átomo.

Investigadores de IBM han publicado recientemente en la revista Nature un estudio que rompe todos los records en tecnología de almacenamiento de información al conseguir almacenar datos en un solo átomo. Este resultado se ha conseguido usando el mismo concepto de sistema binario que describíamos un par de párrafos más arriba. En este caso el código binario utilizado para codificar un bit (0 ó 1) es dos estados magnéticos de un mismo átomo, estado magnético A=0 y estado magnético B=1.

El átomo utilizado para codificar un bit de información es el Holmio (Ho), elemento número 67 de la tabla periódica y perteneciente a la serie de los Lantánidos. Los átomos se comportan como pequeños imanes y en particular el átomo Holmio tiene la particularidad de que puede encontrarse en dos estados magnéticos estables y bien diferenciados cuando se le aplican pulsos de corriente eléctrica sobre una capa de óxido de Magnesio (MgO).

atomo

El sistema funciona de la siguiente manera. Un átomo de Holmio (Ho) se sitúa en una superficie de óxido de Magnesio (MgO). Aplicando pulsos de corriente eléctrica se consigue que el átomo de Holmio cambie del estado magnético A al estado magnético B y viceversa. Los estados magnéticos A y B constituyen un sistema binario y codifican un bit de la misma manera que lo hacen un cero y un uno, el color blanco y el color negro, o la bombilla encendida y la bombilla apagada. Para estar completamente seguros de que el átomo de Holmio es capaz de encontrarse en dos estados magnéticos, los investigadores de IBM pusieron un átomo de hierro (Fe) a modo de sensor. El sensor de hierro es capaz de detectar los cambios de estado magnético del átomo de Holmio.

holmio y hierro

Los investigadores de IBM también fueron capaces de combinar dos átomos de Holmio en sus dos estados magnéticos A y B. Si asignamos de nuevo el valor 0 al estado magnético A y el valor 1 al estado magnético B, con dos átomos de Holmio combinados se pueden codificar todas las posibles valores de 2 bits: 00 01 10 11 tal y como se muestra en la figura 2. En otras palabras, se ha conseguido codificar un bit con un único átomo y además se ha demostrado que se pueden usar varios átomos a la vez cada uno codificando un bit. Como siempre, cuando se hace un descubrimiento de este tipo, se tiende a exagerar la importancia del hallazgo. Hay quien habla de discos duros de un átomo, cuando lo que en realidad se ha hecho es codificar un único bit con un átomo. El descubrimiento es muy importante, se ha batido el record de almacenamiento de datos superando todos los sistemas existentes hasta la fecha pero todavía pasara mucho tiempo hasta que veamos esta tecnología en nuestros ordenadores. Hasta aquí hemos llegado con este post, si queréis saber cómo se ha conseguido almacenar una película en una molécula de ADN no dejéis de leer la segunda parte