Un disque optique 5D pourrait stocker 500 To millions d'années

Des chercheurs de l'Université de Southampton ont mis au point une méthode d'écriture laser rapide et économe en énergie pour produire des nanostructures à haute densité en verre de silice. Ces petites structures peut être utilisé pour le stockage optique de données à long terme en cinq dimensions (5D), plus de 10.000 XNUMX fois plus dense que la technologie de stockage sur disque optique Blue-Ray.

Ce type de stockage de données utilise trois couches points à l'échelle nanométrique sur un disque de verre. La taille, l'orientation et la position (en trois dimensions) des points donnent les cinq "dimensions" utilisées pour coder les données.

Selon les enquêteurs, un disque 5D pourrait encore être lisible après 13.8 milliards d'années, mais il serait surprenant que quelqu'un soit encore là pour le lire à ce moment-là. À court terme, les supports optiques 5D pourraient également survivre après avoir été chauffés à 1.000 XNUMX degrés Celsius.

La technique développé par le doctorant Yuhao Lei utilise un laser femtoseconde taux de redoublement élevé. Le processus commence par une impulsion d'amorçage qui crée un nano vide, mais l'impulsion rapide n'a pas réellement besoin d'écrire des données. Les impulsions faibles répétées exploitent un phénomène connu sous le nom d'amélioration en champ proche pour sculpter les nanostructures de manière plus fluide. Les chercheurs ont évalué les impulsions laser à différents niveaux de puissance et ont trouvé un niveau qui accélère l'écriture sans endommager le disque en verre de silice.

Une étude rapporte un débit de données maximal d'un million de voxels par seconde, mais chaque bit nécessite plusieurs voxels dans les systèmes optiques 5D. Cela équivaut à un débit de données d'environ 230 kilo-octets par seconde. A ce stade, il est possible de remplir l'un des disques dont la capacité est estimée à 500 To. Il faudrait environ deux mois pour écrire une telle quantité de données, après quoi elle ne pourrait pas être modifiée.

"Les individus et les organisations génèrent des ensembles de données de plus en plus volumineux, créant un besoin désespéré de formes de stockage de données plus efficaces avec une capacité élevée, une faible consommation d'énergie et une longue durée de vie", a déclaré le chercheur Yuhao Lei, de l'Université de Southampton, au Royaume-Uni. « Bien que les systèmes basés sur le cloud soient davantage conçus pour les données temporaires, nous pensons que le stockage de données 5D dans du verre pourrait être utile pour le stockage de données à plus long terme pour les archives nationales, les musées, les bibliothèques ou les organisations privées. » a ajouté.

Bien que le stockage de données optiques 5D sur des matériaux transparents ait été démontré dans le passé, il a été démontré que il est difficile d'écrire des données assez rapidement et avec une densité suffisante pour les applications du monde réel. Pour surmonter cet obstacle, les chercheurs ont utilisé un laser femtoseconde à taux de répétition élevé pour créer de minuscules puits contenant une structure unique de type nanolamelle mesurant seulement 500 x 50 nanomètres chacun.

Plutôt que d'utiliser le laser femtoseconde pour écrire directement sur le verre, les chercheurs ont exploité la lumière pour produire un phénomène optique connu sous le nom d'amélioration en champ proche, dans lequel une structure de type nanolamelle est générée par quelques impulsions faibles. nano-vide généré par une micro-explosion à impulsion unique. L'utilisation de l'amélioration en champ proche pour fabriquer les nanostructures a minimisé les dommages thermiques qui ont été problématiques pour d'autres approches utilisant des lasers répétitifs à haute fréquence.

Les nanostructures étant anisotropes, elles produisent une biréfringence qui peut être caractérisée par l'orientation de l'axe lent de la lumière (4ème dimension, correspondant à l'orientation de la structure nano-stratifiée) et la force de retard (5ème dimension, définie par la taille de la nanostructure ). Lorsque les données sont enregistrées sur du verre, l'orientation de l'axe lent et la force du retard peuvent être contrôlées par la polarisation et l'intensité lumineuse, respectivement.

"Cette nouvelle approche améliore la vitesse d'écriture des données à un niveau pratique, de sorte que nous pouvons écrire des dizaines de gigaoctets de données dans un laps de temps raisonnable", a déclaré Lei. Les nanostructures de précision hautement localisées permettent une plus grande capacité de données, car plus de voxels peuvent être écrits dans un volume unitaire. De plus, l'utilisation de la lumière pulsée réduit l'énergie nécessaire à l'écriture. «

Les chercheurs ont utilisé leur nouvelle méthode pour écrire 5 gigaoctets de données textuelles sur un disque en verre. silice de la taille d'un disque compact classique, avec une précision de lecture de presque 100 %. Chaque voxel contenait quatre bits d'information, et les deux voxels correspondaient à un caractère de texte. Avec la densité d'écriture offerte par la méthode, le disque pouvait contenir 500 téraoctets de données. Avec les mises à jour du système qui permettent l'écriture parallèle, les chercheurs disent qu'il devrait être possible d'écrire cette quantité de données en 60 jours environ.

Avec le système actuel, nous avons la possibilité de conserver des téraoctets de données, qui pourraient être utilisés, par exemple, pour conserver les informations ADN d'une personne qui travaille désormais à augmenter la vitesse d'écriture de sa méthode et rendre la technologie utilisable en dehors du laboratoire. Il sera également nécessaire de développer des méthodes plus rapides de lecture des données pour des applications pratiques d'entreposage de données.

source: https://www.osapublishing.org/


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