新的光儲存技術突破可能讓光碟媒體王者歸來
在新的數位時代,CD 和DVD 已成為過時的東西,取而代之的是串流媒體和雲端儲存的普及。 不過,科學家認為,他們可能已經找到了讓光碟儲存設備重新崛起的方法–透過大規模升級,資料密度將大幅提高。
芝加哥大學和阿貢國家實驗室的研究人員開發了一種新型光學記憶體,它透過將嵌入固體材料中的稀土元素原子發出的光傳輸到附近的量子缺陷來儲存資料。 他們的研究成果發表在《物理評論研究》。
研究人員希望解決的問題是標準CD 和DVD 中光的繞射極限。 目前的光儲存對資料密度有硬性限制,因為每個位元都不能小於讀取/寫入雷射的波長。
研究人員建議在材料中加入稀土發射器,如氧化鎂(MgO)晶體,從而繞過此限制。 這種技巧稱為波長復用,即讓每個發射器使用略微不同的光波長。 根據他們的理論,這樣就可以在相同的儲存空間內容納更多的資料。
研究人員首先要解決物理問題,並模擬所有要求,以建立概念驗證。 他們模擬了一種充滿稀土原子的理論固體材料,這種材料能夠吸收並重新發射光線。 然後,模型顯示了附近的量子缺陷如何捕獲和儲存返回的光。
其中一個基本發現是,當缺陷從附近的原子中吸收窄波長能量時,它不僅會被激發,其自旋狀態還會翻轉。 一旦發生翻轉,幾乎不可能恢復,這意味著這些缺陷可以合法地長時間儲存資料。
雖然這是充滿希望的第一步,但仍有一些關鍵問題需要解答。 例如,驗證這些激發態能持續多久至關重要。 關於容量估計的細節也不多–科學家一直宣稱可以實現”超高密度”,但沒有提供任何與當前光碟容量相對應的預測。 不過,儘管還存在一些障礙,研究人員仍對其充滿信心,稱其邁出了”巨大的第一步”。
當然,將這一切轉化為實際的商業儲存產品可能還需要數年的研發。