Алмаз можно использовать для хранения больших объемов информации

Алмазные оптические диски: долговечность хранения данных

Исследователи из Китайского университета науки и технологий в Хэфэе установили новый рекорд, поместив 1,85 терабайта информации в кубический сантиметр алмаза. Это достижение открывает новые горизонты в области хранения данных, открывая двери к новым возможностям для ученых и инженеров.

Алмазы — это не только красивые драгоценные камни, но и важнейшие материалы, используемые в различных отраслях промышленности, медицинских устройствах и даже в космических технологиях. Однако последние научные открытия демонстрируют, что их прочность — это не единственное, что заслуживает внимания.

Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature Photonics 27 ноября, ученые из Китайского университета науки и технологий в Хэфэе достигли рекордной плотности хранения данных в алмазах — 1,85 терабайта на кубический сантиметр. Это достижение открывает новые горизонты для хранения информации, позволяя сохранять данные в течение миллионов лет.

Современные проблемы хранения данных

Современные методы хранения данных, такие как компакт-диски, твердотельные накопители и диски Blu-ray, хорошо подходят для большинства задач. Однако для проектов, требующих больших объемов оцифрованной информации, таких как индустрия искусственного интеллекта, квантовые и суперкомпьютеры, требуются петабайты памяти. Как объяснил New Scientist, на одном алмазном оптическом диске можно хранить столько же информации, сколько на примерно 2000 дисках Blu-ray такого же размера.

Кроме того, исследователи сталкиваются с необходимостью обеспечить сохранность, целостность и доступность всех данных на максимально длительный срок. Современные методы хранения данных, хотя и удовлетворяют текущую потребность в терабайтах памяти, создают риски для безопасности, такие как уязвимость к размагничиванию, утечке электричества и несанкционированному доступу. Это приводит к огромным затратам на долгосрочное обслуживание.

Решение проблемы

Еще одной серьезной проблемой является стремление технологической отрасли к экспоненциальному увеличению объемов потребляемой энергии. Эта проблема «создает серьезное препятствие для устойчивого развития больших данных». Эксперты, такие как соавтор исследования Я Ван, все чаще обращаются к алмазам как к потенциальному решению этой растущей проблемы.

— Как только внутренние структуры хранения данных будут стабилизированы с помощью нашей технологии, алмаз сможет сохранять данные в течение миллионов лет при комнатной температуре без какого-либо обслуживания, — объяснил Ван.

Создание рекордно быстрого устройства для хранения данных

Чтобы создать рекордно быстрое устройство для хранения данных, Ван и его команда использовали алмазные пластины шириной всего в несколько миллиметров. Они поместили эти пластины перед лазером, который испускал сверхбыстрые импульсы света на алмазы. Это привело к смещению некоторых атомов углерода в минерале. Затем эти полости размером с атом можно было расположить в определенной конфигурации в зависимости от общей плотности, чтобы влиять на общую яркость микроскопической области.

Затем Ван и его коллеги сохранили тестовые изображения, включая картину Анри Матисса «Кошка с красной рыбой», а также историческую последовательность фотографий Эдварда Мейбриджа, на которых изображен мужчина верхом на лошади. Для этого они сопоставили каждый пиксель изображения по яркости с соответствующими яркими участками на алмазе. Последующие тесты показали, что новый метод почти идеально сохраняет данные на алмазе.

— Благодаря превосходной обрабатываемости алмазного носителя мы смогли достичь трехмерной пространственной плотности хранения данных, близкой к пределу оптической дифракции. Здесь мы храним 55 596 бит данных на алмазном носителе, достигая общей точности (хранения и считывания) 99,48 процента, — объяснили авторы исследования.

Хотя новая система по-прежнему сравнительно дорогая и требует использования сложных лазеров, камер для визуализации и другого оборудования, команда разработчиков считает, что в будущем благодаря технологическим достижениям и методам миниатюризации можно будет разместить целую систему записи данных на алмазах в устройстве размером с микроволновую печь. Хотя этот метод не подходит для обычных потребителей, большие объемы данных и срок хранения в несколько миллионов лет могут быть особенно полезны для правительств, исследовательских центров и крупных библиотек.

Ранее мы писали, что благодаря современным приборам, разработанным в Московском институте стали и сплавов, можно создавать более детальные и точные карты небесных тел, что значительно ускоряет научные изыскания. Подробности в материале 56orb.