Технология хранения данных 5D обеспечивает в 10 000 раз большую плотность, чем Blu-ray

Исследователи из Саутгемптонского университета добились прорыва в способе хранении данных, который предлагает невероятную плотность и возможности долгосрочного использования. Новая технология способна хранить 500 терабайт на одном диске размером с компакт-диск, и создатели предполагают, что она найдет применение для сохранения всего, от информации для музеев и библиотек до данных о ДНК человека.

Эта технология известна как пятимерная (5) D оптическая память, и команда Саутгемптонского университета разрабатывала ее в течение некоторого времени. Впервые она была продемонстрирована еще в 2013 году, когда ученые успешно использовали этот формат для записи и извлечения текстового файла размером 300 КБ, хотя у них были гораздо более высокие амбиции.

Данные записываются с помощью фемтосекундного лазера, который излучает невероятно короткие, но мощные световые импульсы, создавая крошечные структуры в стекле, измеряемые в наномасштабе. Эти структуры содержат информацию об интенсивности и поляризации лазерного луча в дополнение к трем пространственным измерениям, поэтому ученые называют это хранилищем данных 5D.

В 2015 году команда продемонстрировала свой прогресс, используя технологию для сохранения цифровых копий основных документов, таких как Всеобщая декларация прав человека, Библия короля Якова и Великая хартия вольностей. В отличие от типичной памяти жесткого диска, которая уязвима к высоким температурам, влаге, магнитным полям и механическим сбоям, это «вечное» хранилище данных 5D обещало невероятную термическую стабильность и практически неограниченный срок службы при комнатной температуре.

Улучшение, над которым работали ученые, — это возможность записывать данные с высокой скоростью и плотностью, достаточной для реальных приложений. Теперь они заявляют, что достигли этого с помощью оптического явления, называемого усилением ближнего поля, которое позволяет им создавать наноструктуры с помощью нескольких слабых световых импульсов, а не записать напрямую с помощью фемтосекундного лазера. Способ позволяет записывать данные со скоростью 1 000 000 вокселей (элементов трехмерного изображения) в секунду, что соответствует 230 КБ данных или более 100 страниц текста в секунду.

«Новый подход повышает скорость записи данных до практического уровня, поэтому мы можем записывать десятки гигабайт данных за разумное время», — говорит Юхао Лей из Университета Саутгемптона . «Высоко локализованные прецизионные наноструктуры позволяют увеличить объем данных, поскольку в единицу объема можно записать больше вокселей. Кроме того, использование импульсного света снижает энергию, необходимую для письма».

Ученые продемонстрировали эту технику, записав 5 ГБ текстовых данных на диск из кварцевого стекла размером с компакт-диск с почти 100-процентной точностью считывания, хотя исследователи говорят, что такой диск будет способен хранить до 500 ТБ данных, что составляет плотность записи в 10000 раз больше, чем у Blu-ray.

Исследователи предполагают, что технология найдет применение для сохранения информации ДНК или для долгосрочного хранения данных для национальных архивов, музеев и тому подобного. Но сначала им нужно будет разработать более быстрые методы чтения данных.

Исследование было опубликовано в журнале Optica.