Naukowcy już wcześniej wykorzystali technologię przechowywania danych 5D do zapisania między innymi cyfrowej kopii Biblii Króla Jakuba – teraz osiągnęli kolejny przełom w tej dziedzinie!
Dzięki wdrożeniu najnowocześniejszych laserów i odrobinie rozwiązywania problemów naukowcy z University of Southampton dokonali przełomu w zakresie przechowywania danych, które oferuje zarówno niesamowitą gęstość, jak i możliwości długoterminowej archiwizacji. Mówi się, że technologia jest w stanie pomieścić 500 terabajtów na jednej płycie o rozmiarze CD, a twórcy wyobrażają sobie, że znajdzie zastosowanie w zachowywaniu wszystkiego, od informacji dla muzeów i bibliotek po dane dotyczące DNA danej osoby.
Technologia ta jest znana jako pięciowymiarowa pamięć optyczna (5D) i jest to technologia, którą zespół z University of Southampton opracowuje od jakiegoś czasu. Została ona po raz pierwszy zademonstrowana w 2013 roku, kiedy naukowcy z powodzeniem wykorzystali ten format do nagrywania i pobierania pliku tekstowego o wielkości 300 KB, choć mieli znacznie większe ambicje.
Dane są zapisywane za pomocą lasera femtosekundowego, który emituje niewiarygodnie krótkie, ale silne impulsy światła, tworząc w szkle maleńkie struktury mierzone w nanoskali. Struktury te oprócz swoich trzech wymiarów przestrzennych zawierają informacje o natężeniu i polaryzacji wiązki laserowej, dlatego naukowcy określają je mianem przechowywania danych 5D.
W 2015 roku zespół zademonstrował swoje postępy, wykorzystując technologię do zapisywania cyfrowych kopii najważniejszych dokumentów, takich jak: Powszechna Deklaracja Praw Człowieka, Biblia Króla Jakuba i Magna Carta. W przeciwieństwie do typowej pamięci dysku twardego, która jest podatna na wysokie temperatury, wilgoć, pola magnetyczne i awarie mechaniczne, ta „wieczna” pamięć masowa 5D zapewniała niesamowitą stabilność termiczną i praktycznie nieograniczoną żywotność w temperaturze pokojowej.
Jedną z rzeczy, nad którymi naukowcy pracowali, jest jednak możliwość zapisywania danych z wystarczająco dużą szybkością i wystarczająco dużą gęstością do zastosowań w świecie rzeczywistym. Obecnie twierdzą, że osiągnęli to dzięki zjawisku optycznemu zwanemu wzmocnieniem bliskiego pola, które umożliwia im tworzenie nanostruktur za pomocą kilku słabych impulsów świetlnych, zamiast bezpośredniego pisania za pomocą lasera femtosekundowego. Pozwala to na zapisywanie danych z szybkością 1.000.000 wokseli na sekundę, co odpowiada 230 kb danych lub ponad 100 stronom tekstu na sekundę.
To nowe podejście poprawia szybkość zapisu danych do praktycznego poziomu, dzięki czemu możemy zapisać dziesiątki gigabajtów danych w rozsądnym czasie – mówi Yuhao Lei z Uniwersytetu Southampton w Wielkiej Brytanii. Wysoce zlokalizowane, precyzyjne nanostruktury umożliwiają większą pojemność danych, ponieważ w jednostce objętości można zapisać więcej wokseli. Ponadto użycie światła pulsacyjnego zmniejsza energię potrzebną do zapisu.
Naukowcy z University of Southampton wykorzystali swoją najnowocześniejszą technologię przechowywania danych 5D, aby zapisać około 6 GB informacji na jednocalowej próbce ze szkła krzemionkowego.
Każdy z czterech przedstawionych powyżej kwadratów ma wymiary zaledwie 8,8 x 8,8 mm. Wykorzystano również metodę pisania laserowego do umieszczenia logo uczelni i oznaczenia na szkle.
Zespół zademonstrował tę technikę, zapisując 5 GB danych tekstowych na dysku ze szkła krzemionkowego o wielkości płyty CD z prawie 100-procentową dokładnością odczytu, chociaż naukowcy twierdzą, że taki dysk byłby w stanie pomieścić 500 TB danych, co daje 10.000 razy więcej niż płyta Blu-ray. Naukowcy wyobrażają sobie, że technologia znajdzie zastosowanie w zachowywaniu informacji z czyjegoś DNA lub do długoterminowego przechowywania danych dla archiwów narodowych, muzeów i tym podobnych. Ale najpierw będą musieli opracować szybsze metody odczytywania tych danych.
Osoby prywatne i organizacje generują coraz większe zestawy danych, co stwarza rozpaczliwą potrzebę bardziej wydajnych form przechowywania danych o dużej pojemności, niskim zużyciu energii i długim okresie eksploatacji — mówi Lei. Chociaż systemy oparte na chmurze są zaprojektowane bardziej z myślą o danych tymczasowych, uważamy, że przechowywanie danych 5D w szkle może być przydatne do długoterminowego przechowywania danych dla archiwów narodowych, muzeów, bibliotek lub organizacji prywatnych.
Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Optica.
źródła: Optica | New Atlas | EurekAlert