Studiuesit në Universitetin e Southampton kanë zhvilluar një metodë të shpejtë të shkrimit me lazer dhe efikas në energji për të prodhuar nanostruktura me densitet të lartë në xhami silicë. Këto struktura të vogla mund të përdoret për ruajtjen e të dhënave optike pesë-dimensionale afatgjatë (5D), më shumë se 10.000 herë më e dendur se teknologjia e ruajtjes së diskut optik Blue-Ray.
Ky lloj i ruajtjes së të dhënave përdor tre shtresa pika nanoshkalle në një disk xhami. Madhësia, orientimi dhe pozicioni (në tre dimensione) i pikave japin pesë "dimensionet" e përdorura për të koduar të dhënat.
Sipas studiuesve, një disk 5D mund të jetë ende i lexueshëm pas 13.8 miliardë vjetësh, por do të ishte e habitshme nëse dikush do të ishte ende pranë për ta lexuar atë në atë kohë. Në afat të shkurtër, media optike 5D mund të mbijetojë edhe pasi të nxehet në 1.000 gradë Celsius.
Teknika zhvilluar nga studiuesi i doktoraturës Yuhao Lei përdor një lazer femtosecond shkallë e lartë e përsëritjes. Procesi fillon me një impuls mbjellës që krijon një nano vakum, por pulsi i shpejtë në fakt nuk ka nevojë të shkruajë të dhëna. Impulset e dobëta të përsëritura shfrytëzojnë një fenomen të njohur si përmirësimi i fushës së afërt për të skalitur nanostrukturat në një mënyrë më të butë. Studiuesit vlerësuan pulset e lazerit në nivele të ndryshme të fuqisë dhe gjetën një nivel që përshpejton shkrimin pa dëmtuar diskun e qelqit silicë.
Studimi raporton një shpejtësi maksimale të të dhënave prej një milion voksele në sekondë, por çdo bit kërkon disa voksele në sistemet optike 5D. Kjo barazohet me një shpejtësi të dhënash prej afërsisht 230 kilobajt për sekondë. Në këtë pikë, është e mundur të mbushet një nga disqet, kapaciteti i të cilit llogaritet në 500 TB. Do të duheshin rreth dy muaj për të shkruar një sasi kaq të madhe të dhënash, pas së cilës ato nuk mund të ndryshoheshin.
"Individët dhe organizatat po gjenerojnë grupe gjithnjë e më të mëdha të dhënash, duke krijuar një nevojë të dëshpëruar për forma më efikase të ruajtjes së të dhënave me kapacitet të lartë, konsum të ulët energjie dhe jetëgjatësi të gjatë," tha studiuesi Yuhao Lei, nga Universiteti i Southampton, MB. “Ndërsa sistemet e bazuara në cloud janë më të dizajnuara për të dhëna të përkohshme, ne besojmë se ruajtja e të dhënave 5D në xhami mund të jetë e dobishme për ruajtjen afatgjatë të të dhënave për arkivat kombëtare, muzetë, bibliotekat ose organizatat private.” shtoi.
Megjithëse ruajtja e të dhënave optike 5D në materiale transparente është demonstruar në të kaluarën, është treguar se është e vështirë të shkruash të dhëna mjaftueshëm shpejt dhe me densitet të mjaftueshëm për aplikacionet në botën reale. Për të kapërcyer këtë pengesë, studiuesit përdorën një lazer femtosekondi me shkallë të lartë përsëritjeje për të krijuar puse të vogla që përmbajnë një strukturë unike të ngjashme me nanolamelën, me përmasa vetëm 500 x 50 nanometra secila.
Në vend që të përdornin lazerin femtosecond për të shkruar direkt në xhami, studiuesit përdorën dritën për të prodhuar një fenomen optik të njohur si zgjerimi i fushës së afërt, në të cilin një strukturë e ngjashme me nanolamelën gjenerohet nga disa pulse të dobëta. nano vakum i krijuar nga një mikro-shpërthim me puls të vetëm. Përdorimi i përmirësimit të fushës së afërt për të fabrikuar nanostrukturat ka minimizuar dëmtimin termik që ka qenë problematik për qasjet e tjera duke përdorur lazerë përsëritës me frekuencë të lartë.
Meqenëse nanostrukturat janë anizotropike, ato prodhojnë një thyerje të dyfishtë që mund të karakterizohet nga orientimi i boshtit të ngadaltë të dritës (dimensioni i 4-të, që korrespondon me orientimin e strukturës nano-laminate) dhe forcën e vonesës (dimensioni i 5-të, i përcaktuar nga madhësia e nanostrukturës ). Kur të dhënat regjistrohen në xhami, orientimi i boshtit të ngadaltë dhe forca e vonesës mund të kontrollohen përkatësisht nga polarizimi dhe intensiteti i dritës.
"Kjo qasje e re përmirëson shpejtësinë e shkrimit të të dhënave në një nivel praktik, në mënyrë që të mund të shkruajmë dhjetëra gigabajt të dhëna në një kohë të arsyeshme," tha Lei. Nanostrukturat me saktësi të lartë të lokalizuara lejojnë kapacitet më të madh të të dhënave, pasi më shumë voksele mund të shkruhen në një vëllim njësi. Përveç kësaj, përdorimi i dritës pulsuese zvogëlon energjinë e nevojshme për të shkruar. "
Studiuesit përdorën metodën e tyre të re për të shkruar 5 gigabajt të dhëna teksti në një disk qelqi. silicë në madhësinë e një disku kompakt konvencional, me një saktësi leximi gati 100%. Çdo voksel përmbante katër pjesë informacioni dhe të dy vokset përputheshin me një karakter të tekstit. Me densitetin e shkrimit të ofruar nga metoda, disku mund të mbajë 500 terabajt të dhëna. Me përditësimet e sistemit që lejojnë shkrimin paralel, studiuesit thonë se duhet të jetë e mundur të shkruhet kjo sasi e të dhënave në rreth 60 ditë.
Me sistemin aktual, ne kemi mundësinë të ruajmë terabajt të dhëna, të cilat mund të përdoren, për shembull, për të ruajtur informacionin e ADN-së së një personi që tani po punon për të rritur shpejtësinë e shkrimit të metodës së tij dhe për ta bërë teknologjinë të përdorshme jashtë laboratorit. Do të jetë gjithashtu e nevojshme të zhvillohen metoda më të shpejta të leximit të të dhënave për aplikime praktike të ruajtjes së të dhënave.
Fuente: https://www.osapublishing.org/