یک دیسک نوری 5 بعدی می تواند 500 ترابایت میلیون سال ذخیره کند

محققان دانشگاه ساوتهمپتون روشی برای نوشتن سریع لیزری ابداع کرده اند و انرژی کارآمد برای تولید نانوساختارهای با چگالی بالا در شیشه سیلیکا. این سازه های کوچک می تواند برای ذخیره سازی داده های نوری استفاده شود بلند مدت پنج بعدی (5D)، بیش از 10.000 برابر چگالی تر از فناوری ذخیره سازی دیسک نوری Blue-Ray.

این نوع ذخیره سازی داده ها از سه لایه استفاده می کند نقاط در مقیاس نانو روی یک دیسک شیشه ای. اندازه، جهت و موقعیت (در سه بعدی) نقاط، پنج "بعد" مورد استفاده برای رمزگذاری داده ها را نشان می دهد.

به گفته محققان ، یک دیسک 5 بعدی ممکن است پس از 13.8 میلیارد سال همچنان قابل خواندن باشد، اما اگر کسی در آن زمان هنوز آن را بخواند تعجب آور خواهد بود. در کوتاه مدت، رسانه های نوری 5 بعدی نیز می توانند پس از گرم شدن تا 1.000 درجه سانتیگراد زنده بمانند.

تکنیک توسعه یافته توسط محقق PhD Yuhao Lei از یک لیزر فمتوثانیه استفاده می کند سرعت تکرار بالا این فرآیند با یک پالس بذر شروع می شود که یک خلاء نانو ایجاد می کند، اما پالس سریع در واقع نیازی به نوشتن داده ندارد. پالس‌های ضعیف مکرر از پدیده‌ای به نام افزایش میدان نزدیک برای تراشیدن نانوساختارها به روشی روان‌تر استفاده می‌کنند. محققان پالس های لیزر را در سطوح مختلف توان ارزیابی کردند و سطحی را یافتند که سرعت نوشتن را بدون آسیب رساندن به دیسک شیشه ای سیلیسی افزایش می دهد.

مطالعه حداکثر نرخ داده را یک میلیون وکسل در ثانیه گزارش می دهد، اما هر بیت به چندین وکسل در سیستم های نوری 5 بعدی نیاز دارد. این معادل با سرعت داده تقریباً 230 کیلوبایت در ثانیه است. در این مرحله امکان پرکردن یکی از دیسک هایی وجود دارد که ظرفیت آن 500 ترابایت تخمین زده شده است. نوشتن چنین حجم زیادی از داده ها حدود دو ماه طول می کشد و پس از آن نمی توان آن را تغییر داد.

یوهائو لی، محقق از دانشگاه ساوتهمپتون، بریتانیا، گفت: «افراد و سازمان‌ها مجموعه‌های داده بزرگ‌تری تولید می‌کنند و نیاز مبرمی به اشکال کارآمدتر ذخیره‌سازی داده با ظرفیت بالا، مصرف انرژی کم و طول عمر طولانی ایجاد می‌کنند.» در حالی که سیستم‌های مبتنی بر ابر بیشتر برای داده‌های موقت طراحی شده‌اند، ما معتقدیم که ذخیره‌سازی داده‌های ۵ بعدی در شیشه می‌تواند برای ذخیره‌سازی طولانی‌مدت داده‌ها برای بایگانی‌های ملی، موزه‌ها، کتابخانه‌ها یا سازمان‌های خصوصی مفید باشد.»

اگرچه ذخیره سازی داده های نوری 5 بعدی بر روی مواد شفاف در گذشته نشان داده شده است، نشان داده شده است که نوشتن داده ها به اندازه کافی سریع و با چگالی کافی برای برنامه های کاربردی دنیای واقعی دشوار است. برای غلبه بر این مانع، محققان از لیزر فمتوثانیه‌ای با سرعت تکرار بالا برای ایجاد چاه‌های کوچک حاوی ساختار منحصربه‌فردی شبیه نانولاملا استفاده کردند که هر کدام فقط 500×50 نانومتر بودند.

به جای استفاده از لیزر فمتوثانیه برای نوشتن مستقیم روی شیشه، محققان از نور برای تولید یک پدیده نوری به نام افزایش میدان نزدیک استفاده کردند که در آن ساختاری شبیه نانولاملا توسط چند پالس ضعیف ایجاد می‌شود. نانو خلاء تولید شده توسط یک میکرو انفجار تک پالس. استفاده از بهبود میدان نزدیک برای ساخت نانوساختارها آسیب حرارتی را به حداقل رسانده است که برای سایر رویکردها با استفاده از لیزرهای تکرار شونده با فرکانس بالا مشکل ساز بوده است.

از آنجایی که نانوساختارها ناهمسانگرد هستند، انکسار مضاعف تولید می کنند که می تواند با جهت گیری محور کند نور (بعد چهارم، مربوط به جهت ساختار نانو لایه لایه) و نیروی تاخیر (بعد پنجم، تعریف شده توسط اندازه نانوساختار) مشخص شود. ). هنگامی که داده ها روی شیشه ثبت می شوند، جهت گیری محور کند و قدرت تاخیر را می توان به ترتیب با قطبش و شدت نور کنترل کرد.

لی گفت: «این رویکرد جدید سرعت نوشتن داده ها را تا حد عملی بهبود می بخشد، به طوری که می توانیم ده ها گیگابایت داده را در زمان معقولی بنویسیم. نانوساختارهای دقیق محلی، ظرفیت داده بیشتری را امکان پذیر می کنند، زیرا وکسل های بیشتری را می توان در حجم واحد نوشت. علاوه بر این، استفاده از نور پالسی انرژی مورد نیاز برای نوشتن را کاهش می دهد. «

محققان از روش جدید خود برای نوشتن 5 گیگابایت داده متنی روی یک دیسک شیشه ای استفاده کردند. سیلیس به اندازه یک دیسک فشرده معمولی، با دقت خواندن تقریباً 100٪. هر وکسل حاوی چهار بیت اطلاعات بود و هر دو وکسل با یک کاراکتر متن مطابقت داشتند. با چگالی نوشتن ارائه شده توسط این روش، دیسک می تواند 500 ترابایت داده را در خود جای دهد. با به‌روزرسانی‌های سیستمی که امکان نوشتن موازی را فراهم می‌کند، محققان می‌گویند نوشتن این مقدار داده در حدود 60 روز ممکن است.

با سیستم فعلی، ما توانایی حفظ ترابایت داده را داریم که می توان از آنها استفاده کرد. به عنوان مثال، برای حفظ اطلاعات DNA شخصی که اکنون در تلاش است تا سرعت نوشتن روش خود را افزایش دهد و فناوری را در خارج از آزمایشگاه قابل استفاده کند. همچنین توسعه روش‌های سریع‌تر خواندن داده‌ها برای برنامه‌های کاربردی انبار داده ضروری است.

Fuente: https://www.osapublishing.org/


محتوای مقاله به اصول ما پیوست اخلاق تحریریه. برای گزارش یک خطا کلیک کنید اینجا.

اولین کسی باشید که نظر

نظر خود را بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخشهای موردنیاز علامتگذاری شدهاند با *

*

*

  1. مسئول داده ها: میگل آنخل گاتون
  2. هدف از داده ها: کنترل هرزنامه ، مدیریت نظرات.
  3. مشروعیت: رضایت شما
  4. ارتباط داده ها: داده ها به اشخاص ثالث منتقل نمی شوند مگر با تعهد قانونی.
  5. ذخیره سازی داده ها: پایگاه داده به میزبانی شبکه های Occentus (EU)
  6. حقوق: در هر زمان می توانید اطلاعات خود را محدود ، بازیابی و حذف کنید.