В новую цифровую эпоху компакт-диски и DVD-диски стали почти забытыми реликвиями, уступив место потоковым сервисам и облачным хранилищам данных. Однако группа ученых из Чикагского университета и Аргоннской национальной лаборатории, похоже, нашла способ вернуть оптические диски в игру, разработав инновационную технологию хранения данных.
Исследователи создали новый тип оптической памяти, который использует световые передачи между атомами редкоземельных элементов, внедренных в твердый материал, и близлежащими квантовыми дефектами. Эта разработка может стать ключом к решению одной из крупнейших проблем существующих оптических накопителей — дифракционного предела света.
Современные технологии записи данных на оптические диски сталкиваются с ограничением, вызванным длиной волны лазера, используемого для чтения и записи информации. Из-за этого каждый бит информации не может быть уменьшен ниже определенного размера. Учёные предлагают решение этого ограничения с помощью метода, называемого мультиплексированием по длине волны. В этой методике используется несколько излучателей света, каждый из которых работает на чуть отличающейся длине волны. Это позволяет эффективно увеличить плотность данных на одном носителе.
Перед тем как разработать технологию, исследователи столкнулись с необходимостью моделирования и решения множества физических задач. Они создали теоретическую модель твердого материала, содержащего атомы редких элементов, которые способны поглощать и переизлучать свет. Модели показали, как квантовые дефекты в этом материале могут улавливать и эффективно хранить отраженный свет.
Одним из важных открытий было то, что когда квантовый дефект поглощает энергию от соседних атомов, его спиновое состояние переворачивается. Этот процесс делает сохранение исходного состояния практически невозможным, что позволяет данным оставаться стабильными в течение длительного времени, обеспечивая долговечность хранения информации.
Тем не менее, хотя эта технология представляет собой значительный шаг вперед, остается несколько ключевых вопросов, на которые ученым предстоит ответить. Например, необходимо будет изучить, как долго эти условия сохраняются, а также уточнить емкость таких устройств. В то время как исследователи утверждают, что это решение приведет к «сверхвысокой плотности» хранения, точные прогнозы емкости дисков пока не озвучены.
Несмотря на существующие вызовы, ученые рассматривают эту разработку как «огромный первый шаг». Однако превращение этой идеи в коммерчески жизнеспособный продукт, который можно использовать для хранения данных, потребует еще многих лет исследований и доработок.