Всем хорошо известно, что алмазы являются символом роскоши и вечности, но вскоре они могут обрести новую роль — стать надежными хранителями информации. Китайские материаловеды совершили прорыв в области хранения данных, разработав технологию записи информации в кристаллической структуре драгоценных минералов. Этот инновационный подход обещает беспрецедентную плотность и долговечность хранения, превосходящие возможности современных накопителей, таких как жесткие диски и Blu-ray диски. Новая технология хранения данных, представленная учеными из Китайского университета науки и технологий (USTC) в престижном журнале Nature Photonics, позволяет достичь плотности записи информации в 1,85 терабайта на кубический сантиметр. Это почти вдвое превышает показатели лучших современных жестких дисков, которые, к тому же, имеют ограниченный срок службы, обычно не превышающий десяти лет для корпоративных моделей. Blu-ray диски, хотя и могут похвастаться большей долговечностью, значительно уступают алмазам по плотности хранения.
Уникальность разработки USTC заключается не только в высокой плотности записи. Исследователи также добились значительного сокращения времени записи данных, доведя его до невероятных 200 фемтосекунд (1 фемтосекунда равна 10-15 секунды). Китайская разработка открывает новые возможности для разработки сверхскоростных систем хранения и обработки информации. Но, пожалуй, самой впечатляющей особенностью новой технологии является ее потенциальная долговечность. Алмазы, известные своей исключительной прочностью и устойчивостью к внешним воздействиям, могут обеспечить сохранность данных на миллионы лет без необходимости обслуживания или перезаписи. Авторы исследования утверждают, что информация, записанная в алмазе, останется неповрежденной даже при температуре 200 градусов Цельсия в течение столетия. Эксперименты показали, что считывание данных с алмазного носителя происходит с поразительной точностью, превышающей 99 процентов, что гарантирует надежность и безошибочность работы системы.
Интерес к алмазам как к потенциальным носителям информации возник не на пустом месте. Еще в 2016 году группа ученых из Городского колледжа Нью-Йорка продемонстрировала принципиальную возможность использования алмазов для хранения данных, применив азотно-вакансионные центры – дефекты в кристаллической решетке, образующиеся при замещении атома углерода атомом азота. Эти уникальные центры, обладающие флуоресцентными свойствами, могут служить своего рода ячейками памяти, состояние которых изменяется под воздействием лазерного излучения. Хотя плотность записи, достигнутая в 2016 году, была невысокой, эта работа заложила основу для дальнейших исследований.
Китайская команда USTC существенно усовершенствовала технологию, научившись создавать множество контролируемых азотных центров в алмазе, воздействуя на него лазером с разной энергией. Используя высокоскоростную камеру, способную регистрировать флуоресценцию, ученые записали в алмаз первое в истории цейтраферное изображение – серию снимков скачущей лошади, сделанных Эдвардом Мейбриджем в 1878 году. Каждый кадр занимал площадь около 90 на 70 микрон, что наглядно демонстрирует потенциал технологии для создания компактных и вместительных хранилищ данных. Разработки в области использования алмазов не ограничиваются только хранением информации. Крупные технологические компании, такие как Amazon Web Services (AWS), изучают возможность применения алмазов в квантовых сетях, а японские исследователи рассматривают их как перспективный материал для создания полупроводников нового поколения.
