Yeryüzünün 1 mm üzerinde uçan bir uçak hayal edin.
Dünyanın çevresini her 25 saniyede bir turlarken,
her bir çim yaprağını da sayıyor olsun.
Şimdi bu manzarayı avuç içinize sığacak kadar küçültün.
İşte modern hard disklere eşdeğer birşeyiniz oldu.
Neredeyse yerel kütüphaneden daha fazla veri barındırabilir.
Peki bu kadar küçük bir alana, o kadar veri nasıl depolanıyor?
Hard disklerin içinde yüksek hızda dönen istiflenmiş diskler bulunur.
Ayrıca her bir yüzeyin üzerinde uçan kaydedici kafalar vardır.
Her bir disk, mikroskopik manyetize metal tanecikleri şeridi ile kaplıdır.
Verileriniz orada pek de tanıdık biçimde depolanmaz.
Her şey, şeritteki tanecik toplulukları tarafından biçimlendirilen
manyetik bir desen olarak kayıtlıdır.
Bit olarak da bilinen her toplulukta,
orada bulunan taneciklerin hepsinin manyetiklikleri
sıfırlara ve birlere karşılık gelen
iki olası durumdan biri olarak hizalanmıştır.
Veriler diske,
bit dizilerinin elektromıknatısla beslenen elektrik akımına
dönüştürülmesi ile yazılır.
Mıknatıs, metal taneciğinin manyetikliğinin yönünü
değiştirmeye yetecek denli güçlü bir alan üretir.
Bu bilgi diske bir kez yazıldığında,
tekrar kullanışlı biçime sokmak için manyetik bir okuyucu kullanılır;
tıpkı bir gramofon iğnesinin kaydı sese dönüştürmesi gibi.
Peki ama sadece sıfırlardan ve birlerden nasıl bu kadar çok veri alınabilir?
Onlardan çok çok fazlasını biraraya getirerek.
Örneğin, tek bir harf bir byte (8 bit) ile temsil edilir.
Ortalama bir fotoğraf birkaç megabyte yer tutar.
Her bir megabyte ise 8 milyon bit demektir.
Her bitin diskteki fiziksel bir alana yazılması gerektiğinden,
hep diskin alansal yoğunluğunu arttırma yolları ararız.
Bir inç karelik alana sığabilecek bit sayısını arttırmak isteriz.
Modern bir hard diskin alansal yoğunluğu inç kare başına yaklaşık 600 gigabittir.
IBM'in 1957'de ürettiği ilk hard diskten 300 milyon kat büyüktür bu.
Depolama kapasitesindeki bu inanılmaz ilerleme,
herşeyi küçültme meselesinden ibaret değildi.
Çok sayıda başka yenilikle de ilgisi var.
İnce film litografi işlenmesi denilen bir teknik
mühendislerin okuyucuyu ve yazıcıyı küçültebilmesini sağladı.
Ayrıca okuyucu küçülmesine rağmen daha duyarlı hale geldi.
Bu da maddenin manyetik ve kuantum özelliklerindeki keşifler sayesindedir.
Ayrıca gürültüyü manyetik girişimden ayırabilen ve geri okunan sinyalin
her öbeğindeki en uygun bit dizilerini bulan matematiksel algoritmalarla,
bitlerin birbirlerine daha yakın paketlenmeleri mümkün oldu.
Kafanın ısısal genleşme kontrolü,
manyetik yazıcının altına bir ısıtıcı yerleştirilerek sağlandı.
Böylece kafa, disk yüzeyinden 9 nanometreden,
yani iki DNA teli genişliğinden daha alçakta uçabildi.
Geçtiğimiz birkaç on yıl içinde,
bilgisayar depolama kapasitesindeki ve işlemci gücündeki üstel büyüme,
Moore Yasası olarak bilinen bir desen izledi.
Yasa 1975'te bilgi yoğunluğunun her iki yılda bir,
iki katına çıkacağını öngörmüştü.
Ama inç kare başına 100 gigabit için
manyetik tanecikleri küçültüp sıkıştırmak
süpermanyetik etki denilen yeni bir risk doğurdu.
Bir manyetik tanecik hacmi aşırı küçük olduğunda,
manyetizasyonu ısı enerjisi ile kolayca etkilenip,
bitlerin istenmeyen değişimlerine ve dolayısıyla veri kaybına
neden olabiliyor.
Bilimciler bu sınırlamayı oldukça basit bir yolla çözdü:
Kaydın yönünü yataydan dikeye çevirdiler.
Bu da alansal yoğunluğun 2,5cm (1 inç) kare başına bir terabite yaklaşmasını sağladı.
Yakın zamanda, ısı yardımlı manyetik kayıt yoluyla
potansiyel limit daha da arttırıldı.
Bu, belli bir noktanın
lazerle ısıtılarak manyetik direnci
anında düşürülen ve veri yazılmasını sağlayan,
ısısal olarak daha dengeli bir ortam sağlıyor.
Bu diskler şu anda prototip aşamasında olsa da,
bilimciler bir başka yeniliğin peşinde:
bit-desenli ortam.
Burada bit konumları ayrı ayrı, nano boyutlu yapılarda
düzenleniyor ve potansiyel olarak alansal yoğunlukların
2,5 cm kare başına 20 terabite kadar çıkmasını sağlıyor.
Avucunuza sığabilen bu güçlü araç,
çok sayıda
malzeme bilimci
ve kuantum fizikçisinin
ortak çabalarının bir ürünü.