Naukowcy z Argonne National Laboratory i Uniwersytetu Chicagowskiego zaprezentowali dysk, który dzięki wykorzystaniu światła może zwiększyć gęstość przechowywanych danych aż 1000-krotnie. To może rozwiązać problem gromadzenia i zachowywania rosnących w ogromnym tempie danych.
Technologia przełomowego dysku opiera się na wykorzystaniu światła i właściwości materiałów optycznych, które umożliwiają ultra wysoką gęstość zapisu. W badaniach opublikowanych w „Physical Review Research” naukowcy opisują technologię pamięci, w której dane kodowane są optycznie i przechowywane dzięki oddziaływaniu między pierwiastkami ziem rzadkich, a tzw. defektami kwantowymi w materiale stałym, takim jak kryształy tlenku magnezu (MgO).
„Pokazujemy, że transfer energii ze źródła magnetycznego, np. pierwiastków ziem rzadkich, do pustki może prowadzić do wirowania niekonserwujących długotrwałych pobudzeń, które są dominującymi procesami w polu bliskim, na odległościach istotnych dla projektowania urządzeń fotonicznych i pamięci o bardzo dużej gęstości” – czytamy w artykule.
Defekty kwantowe, będące mikroskopijnymi „niedoskonałościami” w strukturze materiału, mają unikalne właściwości fizyczne, które można wykorzystać do przechwytywania i przechowywania informacji.
Z kolei pierwiastki ziem rzadkich pełnią rolę emiterów, generujących światło na określonych długościach fal. To światło, przechwytywane przez defekty kwantowe, tworzy swego rodzaju pułapkę optyczną, która pozwala na zapisanie informacji w postaci niezwykle gęstej i trwałej.
Ominięcie limitów
Tradycyjne pamięci optyczne, takie jak płyty CD i DVD, są ograniczone przez tzw. limit dyfrakcyjny – pojedynczy punkt danych nie może być mniejszy niż długość fali lasera zapisującego i odczytującego.
W nowym podejściu, naukowcy ominęli ten limit, wprowadzając technikę multipleksowania długości fal (WDM). Dzięki temu możliwe jest jednoczesne użycie różnych długości fal światła w tej samej przestrzeni zapisu, co zwiększa pojemność dysków bez zwiększania ich fizycznych rozmiarów.
Niezawodność i efektywność energetyczna
Pamięci oparte na defektach kwantowych są odporne na zakłócenia oraz zmiany temperatury, co czyni je idealnym nośnikiem do długoterminowego przechowywania danych. Dodatkowo, technologia ta jest bardziej efektywna energetycznie niż tradycyjne metody, co pozwala zmniejszyć zużycie energii, a jednocześnie zwiększa trwałość nośników.
Choć do masowego wdrożenia tej technologii potrzeba jeszcze wielu lat badań, naukowcy widzą w niej ogromny potencjał. Dzięki pamięciom optycznym opartym na światle, w przyszłości możemy spodziewać się dysków, które będą przechowywać niespotykane dotąd ilości danych na niezwykle małej powierzchni, przy zachowaniu wysokiej trwałości i minimalnym zużyciu energii.
