5D 光盤可存儲 500 TB 百萬年

南安普頓大學的研究人員開發出一種快速激光書寫方法 和節能 在石英玻璃中生產高密度納米結構. 這些微小的結構 可用於光學數據存儲 長期五維(5D),密度比藍光光盤存儲技術高 10.000 倍以上。

這種類型的數據存儲使用三層 納米點 在玻璃盤上. 點的大小、方向和位置(三個維度)給出了用於編碼數據的五個“維度”。

據研究人員說, 一個 5D 磁盤可能在 13.8 億年後仍然可讀, 但如果當時有人還在附近閱讀它會令人驚訝。 短期內,5D光學介質在加熱到1.000攝氏度後也能存活。

技術 博士研究員雷宇浩使用飛秒激光開發 高重複率。 該過程以產生納米真空的種子脈沖開始,但快速脈衝實際上並不需要寫入數據。 重複的弱脈衝利用一種稱為近場增強的現像以更平滑的方式雕刻納米結構。 研究人員評估了不同功率級別的激光脈衝,並發現了一種可以在不損壞石英玻璃盤的情況下加快寫入速度的級別。

研究報告最大數據速率為每秒 XNUMX 萬體素,但在 5D 光學系統中,每一位都需要多個體素。 這相當於大約每秒 230 KB 的數據速率。 此時,可以填滿其中一個磁盤,其容量估計為 500 TB。 寫這麼大的數據大概需要兩個月的時間,之後就無法更改了。

“個人和組織正在生成越來越大的數據集,迫切需要高容量、低功耗和長壽命的更高效的數據存儲形式,”來自英國南安普敦大學的研究員 Yuhao Lei 說。 “雖然基於雲的系統更適合臨時數據,但我們相信玻璃中的 5D 數據存儲對於國家檔案館、博物館、圖書館或私人組織的長期數據存儲可能有用。”補充說。

儘管過去已經證明了透明材料上的 5D 光學數據存儲, 已經表明 很難為現實世界的應用程序以足夠快的速度和足夠的密度寫入數據。 為了克服這一障礙,研究人員使用高重複率飛秒激光器創建了包含獨特納米薄片狀結構的微小孔,每個孔的尺寸僅為 500 x 50 納米。

研究人員沒有使用飛秒激光直接在玻璃上書寫,而是利用光產生一種稱為近場增強的光學現象,其中幾個微弱脈衝會產生納米薄片狀結構。 由單脈衝微爆炸產生的納米真空。 使用近場增強來製造納米結構已經最大限度地減少了熱損傷,這對於使用高頻重複激光器的其他方法來說是有問題的。

由於納米結構是各向異性的,它們會產生雙折射,其特徵在於光的慢軸方向(第 4 維,對應於納米層壓結構的方向)和延遲力(第 5 維,由納米結構尺寸定義) )。 當數據記錄在玻璃上時,慢軸的方向和延遲的強度可以分別由偏振和光強度控制。

“這種新方法將數據寫入速度提高到實用水平,因此我們可以在合理的時間內寫入數十 GB 的數據,”雷說。 高度局部化的精密納米結構允許更大的數據容量,因為可以在單位體積中寫入更多體素。 此外,脈衝光的使用降低了寫入所需的能量。 «

研究人員使用他們的新方法將 5 GB 的文本數據寫入玻璃磁盤。 二氧化矽的大小與傳統的光盤一樣, 讀取準確度接近 100%。 每個體素包含四位信息,並且兩個體素都匹配一個文本字符。 憑藉該方法提供的寫入密度,磁盤可以容納 500 TB 的數據。 研究人員表示,通過允許並行寫入的系統更新,應該可以在大約 60 天內寫入如此大量的數據。

使用當前的系統,我們有能力保留 TB 級的數據,這些數據可以被使用, 例如,保存一個人的 DNA 信息,他現在正在努力提高其方法的寫入速度,並使該技術在實驗室外可用。 還需要為實際的數據倉庫應用開發更快的數據讀取方法。

來源: https://www.osapublishing.org/


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