0:00:07.148,0:00:10.821
Stell dir ein Flugzeug vor, das nur[br]1 mm über dem Boden fliegt

0:00:10.821,0:00:14.029
und alle 25 Sekunden die Erde umkreist,

0:00:14.029,0:00:17.335
während es jeden einzelnen Grashalm zählt.

0:00:17.335,0:00:20.551
Stell es dir so klein vor,[br]dass es in deine Hand passt

0:00:20.551,0:00:24.305
und du hast etwas, das mit einer[br]modernen Festplatte vergleichbar ist,

0:00:24.305,0:00:28.455
die mehr Informationen speichern kann,[br]als die Bibliothek um die Ecke enthält.

0:00:28.455,0:00:32.906
Wie speichert man so viel Information[br]auf so kleinem Raum?

0:00:32.906,0:00:37.122
Kern jeder Festplatte sind Platten,[br]die sich mit Hochgeschwindigkeit drehen

0:00:37.122,0:00:40.525
und über deren Oberflächen[br]Schreibköpfe fliegen.

0:00:40.525,0:00:46.278
Auf jeder Scheibe ist ein Film winziger,[br]magnetischer Metallkörnchen

0:00:46.278,0:00:49.591
und die Daten liegen dort[br]nicht in verständlicher Form.

0:00:49.591,0:00:52.768
Man speichert sie als magnetisches Muster,

0:00:52.768,0:00:55.819
das aus Gruppen[br]der winzigen Körnchen besteht.

0:00:55.819,0:00:58.169
In jeder Gruppe,[br]die auch Bit genannt wird,

0:00:58.169,0:01:01.121
sind alle Körnchen gleich magnetisiert.

0:01:01.121,0:01:03.596
Es gibt zwei erlaubte Zustände,

0:01:03.596,0:01:06.805
die Nullen und Einsen entsprechen.

0:01:06.805,0:01:08.958
Daten werden auf die Platte geschrieben,

0:01:08.958,0:01:12.577
indem man Folgen von Bits[br]in elektrischen Stom wandelt

0:01:12.577,0:01:14.994
und durch einen Elektromagneten schickt.

0:01:14.994,0:01:18.613
Das Feld, das dieser Magnet erzeugt,[br]ist ausreichend stark,

0:01:18.613,0:01:21.145
um die Richtung[br]der Magnetisierung zu ändern.

0:01:21.145,0:01:24.102
Wenn die Daten dann auf der Platte stehen,

0:01:24.102,0:01:28.653
wird ein magnetischer Lesekopf verwendet,[br]um sie wieder auszulesen,

0:01:28.653,0:01:30.858
ganz ähnlich der Nadel[br]eines Plattenspielers,

0:01:30.858,0:01:33.468
die die Rillen einer Schallplatte[br]in Musik verwandelt.

0:01:33.468,0:01:37.634
Aber wie kann man so viel Information[br]nur in Nullen und Einsen packen?

0:01:37.634,0:01:40.300
Ganz einfach: indem man[br]viele von ihnen zusammenpackt.

0:01:40.300,0:01:45.246
Ein Buchstabe zum Beispiel kann mit[br]einem Byte, acht Bits, dargestellt werden.

0:01:45.246,0:01:47.879
Ein Foto dagegen belegt mehrere Megabyte,

0:01:47.879,0:01:50.865
von denen jedes 8 Millionen Bits hat.

0:01:50.865,0:01:54.779
Weil jedes Bit seinen eigenen Platz[br]auf der Platte benötigt,

0:01:54.779,0:01:58.833
versuchen wir, die Dichte[br]immer weiter zu erhöhen,

0:01:58.833,0:02:03.572
wie viele Bits also[br]auf einen Quadratzentimeter passen.

0:02:03.572,0:02:08.907
Auf eine moderne Festplatte passen etwa[br]4000 Gigabit pro Quadratzentimeter,

0:02:08.907,0:02:14.684
das ist 300 Millionen mal mehr als auf der[br]ersten Festplatte von IBM im Jahr 1957.

0:02:14.684,0:02:17.589
Diese unglaubliche Entwicklung[br]der Speicherkapazität

0:02:17.589,0:02:20.732
wurde nicht nur dadurch erreicht,[br]dass alles verkleinert wurde,

0:02:20.732,0:02:22.914
sie erforderte auch[br]verschiedene Erfindungen.

0:02:22.914,0:02:26.073
Ein Verfahren namens[br]Dünnschichtlithographie

0:02:26.073,0:02:29.847
ermöglichte die Verkleinerung von[br]Lese- und Schreibkopf.

0:02:29.847,0:02:32.767
Trotz seiner kleinen Größe[br]wurde der Lesekopf feinfühliger,

0:02:32.767,0:02:39.090
weil man neu entdeckte magnetische und[br]quantenphysikalische Eigenschaften nutzte.

0:02:39.090,0:02:43.384
Algorithmen, die Störungen aus[br]magnetischer Interferenz herausfiltern,

0:02:43.384,0:02:46.600
ermöglichen es, die Bits dichter zu packen

0:02:46.600,0:02:51.474
und die wahrscheinlichste Bitfolge aus[br]dem gelesenen Signal herauszulesen.

0:02:51.474,0:02:54.465
Ein Heizgerät unter dem Schreibkopf,

0:02:54.465,0:02:57.548
das die Ausdehnung des Kopfes[br]durch die Wärme steuert,

0:02:57.548,0:03:02.675
erlaubt diesem, weniger als fünf Nanometer[br]über der Plattenoberfläche zu schweben,

0:03:02.675,0:03:06.661
das ist die Breite von zwei DNA-Strängen.

0:03:06.661,0:03:09.417
Das exponentielle Wachstum[br]der Speicherkapazität

0:03:09.417,0:03:12.564
und Rechenleistung folgte[br]in den letzten Jahrzehnten

0:03:12.564,0:03:15.816
einem Muster, das man[br]Mooresches Gesetz nennt.

0:03:15.816,0:03:22.499
Es besagte 1975, dass sich alle zwei Jahre[br]die Informationsdichte verdoppeln würde.

0:03:22.499,0:03:25.993
Als aber 600 Gigabits pro[br]Quadratzentimeter erreicht waren,

0:03:25.993,0:03:30.185
tauchte beim Verkleinern und Verdichten[br]der magnetischen Körnchen

0:03:30.185,0:03:34.361
ein neues Problem auf,[br]der Superparamagnetische Effekt:

0:03:34.361,0:03:37.545
Besteht ein Bit aus zu wenigen Körnchen,

0:03:37.545,0:03:41.476
kann seine Magnetisierung leicht[br]durch Wärme gestört werden.

0:03:41.476,0:03:44.429
Das Bit ändert dann ungewollt seinen Wert

0:03:44.429,0:03:46.714
und Daten gehen verloren.

0:03:46.714,0:03:50.819
Es gibt aber eine erstaunlich[br]einfache Lösung für dieses Problem:

0:03:50.819,0:03:55.899
Schreibt man die Daten nicht längs,[br]sondern senkrecht zur Platte,

0:03:55.899,0:04:01.225
sind Dichten von 6 Terabit[br]pro Quadratzentimeter mögich.

0:04:01.225,0:04:04.858
Erst kürzlich wurde[br]die Grenze weiter verschoben,

0:04:04.858,0:04:07.682
indem man das Schreiben[br]durch Wärme unterstützt.

0:04:07.682,0:04:11.451
Man senkt vorübergehend[br]den magnetischen Widerstand

0:04:11.451,0:04:14.559
eines noch wärmestabileren Mediums,

0:04:14.559,0:04:18.097
indem man die Stelle[br]mit einem Laser erwärmt

0:04:18.097,0:04:20.535
und danach mit Daten beschreibt.

0:04:20.535,0:04:23.557
Zwar sind solche Festplatten[br]bis jetzt nur Prototypen,

0:04:23.557,0:04:28.025
aber Wissenschaftler arbeiten schon[br]am nächsten möglichen Trick:

0:04:28.025,0:04:30.711
Bitstrukturierte Medien, bei denen Bits

0:04:30.711,0:04:35.267
in getrennten, nanometergroßen[br]Strukturen angeordnet sind,

0:04:35.267,0:04:40.023
könnten Speicherdichten bis zu[br]120 Terabits pro Quadratzentimeter

0:04:40.023,0:04:41.780
oder mehr erlauben.

0:04:41.780,0:04:46.247
So ermöglicht die Zusammenarbeit von[br]Generationen von Ingenieuren,

0:04:46.247,0:04:48.014
Materialwissenschaftlern

0:04:48.014,0:04:49.976
und Quantenphysikern,

0:04:49.976,0:04:53.019
dass dieses unglaublich nützliche[br]Präzisionswerkzeug

0:04:53.019,0:04:55.814
sich in deiner Handfläche drehen kann.