นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเซาแทมป์ตันได้พัฒนาวิธีการเขียนด้วยเลเซอร์ที่รวดเร็ว และประหยัดพลังงาน เพื่อผลิตโครงสร้างนาโนความหนาแน่นสูงในแก้วซิลิกา. โครงสร้างเล็กๆ เหล่านี้ สามารถใช้สำหรับการจัดเก็บข้อมูลออปติคัล ห้ามิติระยะยาว (5D) หนาแน่นกว่าเทคโนโลยีการจัดเก็บดิสก์ออปติคัลบลูเรย์มากกว่า 10.000 เท่า
การจัดเก็บข้อมูลประเภทนี้ใช้สามชั้น จุดระดับนาโน บนจานแก้ว. ขนาด การวางแนว และตำแหน่ง (ในสามมิติ) ของจุดให้ "มิติ" ทั้งห้าที่ใช้ในการเข้ารหัสข้อมูล
ตามที่นักวิจัย ดิสก์ 5D อาจยังอ่านได้หลังจาก 13.8 พันล้านปี แต่คงจะแปลกใจถ้ายังมีคนอ่านอยู่ใกล้ๆ ขณะนั้น ในระยะสั้น สื่อออปติคัล 5D สามารถอยู่รอดได้หลังจากถูกทำให้ร้อนถึง 1.000 องศาเซลเซียส
เทคนิค พัฒนาโดยนักวิจัยระดับปริญญาเอก Yuhao Lei ใช้เลเซอร์ femtosecond อัตราการทำซ้ำสูง กระบวนการเริ่มต้นด้วยพัลส์การเพาะที่สร้างสุญญากาศระดับนาโน แต่พัลส์เร็วไม่จำเป็นต้องเขียนข้อมูลจริงๆ พัลส์ที่อ่อนแอซ้ำแล้วซ้ำเล่าใช้ประโยชน์จากปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการเพิ่มประสิทธิภาพระยะใกล้เพื่อปั้นโครงสร้างนาโนในลักษณะที่ราบรื่นยิ่งขึ้น นักวิจัยประเมินพัลส์เลเซอร์ที่ระดับพลังงานต่างกัน และพบระดับที่เร่งความเร็วในการเขียนโดยไม่ทำลายดิสก์แก้วซิลิกา
การศึกษารายงานอัตราข้อมูลสูงสุดหนึ่งล้าน voxels ต่อวินาทีแต่แต่ละบิตต้องใช้ voxels หลายตัวในระบบออปติคัล 5D ซึ่งเท่ากับอัตราข้อมูลประมาณ 230 กิโลไบต์ต่อวินาที ณ จุดนี้ เป็นไปได้ที่จะเติมหนึ่งในดิสก์ซึ่งมีความจุประมาณ 500 TB จะใช้เวลาประมาณสองเดือนในการเขียนข้อมูลจำนวนมาก หลังจากนั้นจะไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้
Yuhao Lei นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเซาแทมป์ตัน สหราชอาณาจักร กล่าวว่า "บุคคลและองค์กรต่างๆ กำลังสร้างชุดข้อมูลขนาดใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ ทำให้เกิดความต้องการอย่างมากสำหรับรูปแบบการจัดเก็บข้อมูลที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นด้วยความจุสูง ใช้พลังงานต่ำ และอายุการใช้งานยาวนาน "แม้ว่าระบบบนคลาวด์จะได้รับการออกแบบสำหรับข้อมูลชั่วคราวมากกว่า แต่เราเชื่อว่าการจัดเก็บข้อมูล 5D ในแก้วอาจเป็นประโยชน์สำหรับการจัดเก็บข้อมูลระยะยาวสำหรับหอจดหมายเหตุแห่งชาติ พิพิธภัณฑ์ ห้องสมุด หรือองค์กรเอกชน" กล่าวเสริม
แม้ว่าในอดีตจะมีการสาธิตการจัดเก็บข้อมูลออปติคัล 5D บนวัสดุโปร่งใส ปรากฏว่า การเขียนข้อมูลได้เร็วพอและมีความหนาแน่นเพียงพอสำหรับแอปพลิเคชันในโลกแห่งความเป็นจริงเป็นเรื่องยาก เพื่อเอาชนะอุปสรรคนี้ นักวิจัยได้ใช้เลเซอร์ femtosecond ที่มีอัตราการทำซ้ำสูงเพื่อสร้างหลุมขนาดเล็กที่มีโครงสร้างคล้ายนาโนลาเมลลาที่มีเอกลักษณ์เฉพาะ แต่ละอันมีขนาดเพียง 500 x 50 นาโนเมตร
แทนที่จะใช้เลเซอร์ femtosecond เพื่อเขียนโดยตรงบนกระจก นักวิจัยได้ควบคุมแสงเพื่อสร้างปรากฏการณ์ทางแสงที่เรียกว่าการเพิ่มประสิทธิภาพระยะใกล้ ซึ่งมีการสร้างโครงสร้างคล้ายนาโนลาเมลลาขึ้นจากพัลส์ที่อ่อนแอเล็กน้อย นาโนสุญญากาศที่เกิดจากการระเบิดไมโครพัลส์เดี่ยว การใช้การปรับปรุงประสิทธิภาพระยะใกล้เพื่อสร้างโครงสร้างนาโนได้ลดความเสียหายจากความร้อนที่เป็นปัญหาสำหรับวิธีการอื่น ๆ โดยใช้เลเซอร์ทำซ้ำความถี่สูง
เนื่องจากโครงสร้างนาโนเป็นแบบแอนไอโซทรอปิก พวกมันจึงสร้าง birefringence ที่สามารถกำหนดลักษณะได้โดยการวางแนวของแกนช้าของแสง (มิติที่ 4 ซึ่งสอดคล้องกับทิศทางของโครงสร้างนาโน-ลามิเนต) และแรงหน่วง (มิติที่ 5 กำหนดโดยขนาดโครงสร้างนาโน) ). เมื่อบันทึกข้อมูลลงบนกระจก การวางแนวของแกนช้าและความแรงของการหน่วงเวลาสามารถควบคุมได้โดยโพลาไรซ์และความเข้มของแสงตามลำดับ
"วิธีการใหม่นี้ช่วยปรับปรุงความเร็วในการเขียนข้อมูลให้อยู่ในระดับที่ใช้งานได้จริง เพื่อให้เราสามารถเขียนข้อมูลได้หลายสิบกิกะไบต์ในระยะเวลาที่เหมาะสม" Lei กล่าว โครงสร้างนาโนที่มีความแม่นยำสูงที่มีการแปลเป็นภาษาท้องถิ่นสูงช่วยให้มีความจุข้อมูลมากขึ้น เนื่องจากสามารถเขียนว็อกเซลได้มากขึ้นในปริมาตรของหน่วย นอกจากนี้ การใช้แสงพัลซิ่งยังช่วยลดพลังงานที่จำเป็นในการเขียนอีกด้วย «
นักวิจัยใช้วิธีการใหม่ในการเขียนข้อมูลข้อความขนาด 5 กิกะไบต์ลงในดิสก์แก้ว ซิลิกาขนาดเท่ากับคอมแพคดิสก์ทั่วไป ด้วยความแม่นยำในการอ่านเกือบ 100% แต่ละ voxel มีข้อมูลสี่บิต และ voxel ทั้งสองตรงกับอักขระหนึ่งตัวของข้อความ ด้วยความหนาแน่นในการเขียนที่เสนอโดยวิธีการนี้ ดิสก์สามารถเก็บข้อมูลได้ 500 เทราไบต์ ด้วยการอัปเดตระบบที่อนุญาตให้เขียนแบบคู่ขนาน นักวิจัยกล่าวว่าควรจะสามารถเขียนข้อมูลจำนวนนี้ได้ในเวลาประมาณ 60 วัน
ด้วยระบบปัจจุบัน เรามีความสามารถในการเก็บข้อมูลเทราไบต์ซึ่งสามารถใช้ได้ ตัวอย่างเช่น เพื่อรักษาข้อมูล DNA ของบุคคลที่กำลังทำงานเพื่อเพิ่มความเร็วในการเขียนวิธีการของเขาและทำให้เทคโนโลยีนี้ใช้งานได้นอกห้องปฏิบัติการ นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องพัฒนาวิธีการอ่านข้อมูลที่รวดเร็วยิ่งขึ้นสำหรับแอปพลิเคชันคลังข้อมูลเชิงปฏิบัติ
Fuente: https://www.osapublishing.org/