Можно без преувеличения сказать, что информация – это основа современного мира. Ежедневно миллионы людей во всем мире создают миллионы гигабайт информации, храня ее на своих компьютерах или мобильных устройствах. Возникает интересный вопрос: когда мы записываем все больше и больше информации на наши устройства – скачиваем музыку, фотографируем, устанавливаем приложения, создаем документы – увеличивает ли это физическую массу жесткого диска?
Сразу же отметим, что в данной статье речь пойдет о записи информации на SSD диски – твердотельные накопители, которые используются в большинстве современных устройств.
Хранение информации в твердотельном носителе обеспечивается при помощи миллиардов транзисторов, принимающих значения «1» или «0». Каждый такой транзистор состоит из двух полупроводников с избытком электронов, а между ними находится полупроводник с недостатком электронов. Над этими полупроводниками установлен так называемый управляющий затвор, на который подается положительное или отрицательное напряжение.
Транзистор с плавающим затвором | источник
Транзистор с плавающим затвором | источник
Ниже него расположен плавающий затвор, со всех сторон изолированный оксидной пленкой-диэлектриком. Если подать на управляющий затвор положительное напряжение, то в дело вступает квантовая механика – на плавающий затвор благодаря туннельному эффекту перетянется часть электронов несмотря на присутствие оксидной пленки-диэлектрика, не проводящей ток.
Это интересно: туннельный эффект – это уникальное явление, присущее квантовой механике. Благодаря свойству корпускулярно-волнового дуализма (т.е. умению быть одновременно волной и частицей) элементарная частица может оказаться по другую сторону от потенциального барьера, даже если ее полная энергия выше высоты барьера. В нашем случае электрон оказывается по другую сторону от оксидной пленки-диэлектрика и переходит на плавающий затвор.
Плавающий затвор, получивший отрицательный заряд от «посаженных» на него электронов, будет мешать проводить ток через транзистор. В этом случае транзистор будет иметь значение «1». Если же он будет проводить ток, то ячейка будет хранить значение «0».
Рекомендуем
Почему атомные часы самые точные?
Итак, чтобы записать в транзистор значение «1», необходимо «закинуть» на плавающий затвор электроны. Окруженные диэлектриком, они способны сохранять заряд на долгие годы даже после выключения компьютера, именно поэтому информация хранится в памяти даже когда мы отключаем наши устройства от питания. Так как электроны – это частицы, обладающие массой, то каждая записанная «единичка» добавляет ничтожно малую массу к жесткому диску. Однако необходимо помнить, что информация – это не только «единицы», а последовательность «нулей» и «единиц». Если, загрузив какой-либо байт информации вы поменяете значения транзисторов с 01100111 на 10001100, то масса жестко диска уменьшится, освободив плавающий затвор от электронов, чтобы получить два лишних «нолика».
Получается, что при записи информации жесткий диск действительно может стать тяжелее на невообразимо малое значение. Одна при этом информация должна быть упорядочена таким способом, чтобы транзисторов с отрицательным зарядом на плавающем затворе стало больше. Вполне возможно, к этому может привести и удаление информации, а не ее запись.