В новую цифровую эпоху CD- и DVD-диски стали реликвиями, вытесненными популярностью потоковой передачи информации и облачного хранения. Однако ученые полагают, что они нашли способ вернуть оптические дисковые хранилища к жизни с помощью масштабного обновления, которое значительно увеличивает плотность записи данных.
Исследователи из Чикагского университета и Аргоннской национальной лаборатории разработали новый тип оптической памяти, которая хранит данные, перенося свет между атомами, и опубликовали свое исследование в Physical Review Research.
Проблема, которую стремятся решить исследователи — это дифракционный предел света в стандартных CD и DVD. Текущие оптические системы хранения имеют жесткий предел плотности данных, поскольку каждый отдельный бит не может быть меньше длины волны лазера.
Исследователи предлагают обойти это ограничение, наполнив материал редкоземельными излучателями, такими как кристаллы оксида магния (MgO). Этот трюк, называемый мультиплексированием длин волн, заключается в том, что каждый излучатель использует немного отличающуюся длину волны света. Они предположили, что это позволит втиснуть гораздо больше данных в тот же объем.
Сначала исследователям пришлось заняться физикой и смоделировать все требования для создания доказательства концепции. Они смоделировали теоретический твердый материал, заполненный атомами редкоземельных элементов, которые поглощают и переизлучают свет. Затем модели показали, как близлежащие квантовые дефекты могут захватывать и сохранять возвращенный свет.
Одним из фундаментальных открытий было то, что когда дефект поглощает энергию узкой длины волны от близлежащих атомов, он не просто возбуждается, его спиновое состояние переворачивается. После того как он переворачивается, его практически невозможно вернуть в первоначальное состояние, это означает, что их записанные таким образом данные можно хранить в течение длительного времени.
Хотя это многообещающий первый шаг, некоторые важные вопросы все еще требуют ответов. Например, важно проверить, как долго сохраняются эти возбужденные состояния. Кроме того, ученые, расхваливая «сверхвысокую плотность», не предоставили никаких прогнозов относительно текущей емкости дисков. Тем не менее несмотря на оставшиеся препятствия, исследователи воодушевлены, называя это огромным первым шагом.
Скорее всего, если технология покажет свою жизнеспособность, то реальный коммерческий продукт для хранения данных будет выпущен не ранее, чем через несколько лет, так как потребуется значительное время для дополнительных исследований, разработок и создания устройств записи и чтения таких дисков.
