Britanci otkrili kako laserskim pisačem upakirati 500 terabajta u stakleni disk veličine CD-a

Istraživači su razvili brzu i energetski učinkovitu metodu laserskog zapisanja podataka u silikatno staklo. Ove se male strukture mogu koristiti za dugotrajnu petodimenzionalnu (5D) optičku pohranu podataka koja je više od 10.000 puta gušća od tehnologije za pohranu Blue-Ray optičkih diskova.

Dugoročno skladištenje podataka

“Gomilanje sve većih skupova podataka stvara potrebu za učinkovitijim oblicima pohrane podataka s visokim kapacitetom, malom potrošnjom energije i dugim vijekom trajanja”, objašnjava istraživač Yuhao Lei sa Sveučilišta Southampton. “Sustavi temeljeni na oblaku dobri su za čuvanje privremenih podataka, dok bi 5D pohrana podataka u staklu mogla biti korisna za dugoročno skladištenje podataka nacionalnih arhiva, muzeja, knjižnica ili tvrtki.”

Lasersko ispisivanje dvolomnih struktura unutar silikatnog stakla
Lasersko ispisivanje dvolomnih struktura unutar silikatnog stakla

Britanski istraživači nedavno su u časopisu Optica opisali novu metodu ispisivanja podataka koja obuhvaća dvije optičke i tri prostorne dimenzije. Novi pristup omogućava pisanje brzinom od 1,000.000 voxela u sekundi, što je ekvivalentno snimanju oko 230 kilobajta podataka, odnosno više od 100 stranica teksta u sekundi.

“Fizički mehanizam koji koristimo je generički pa očekujemo da bi se ova energetski učinkovita metoda mogla koristiti i za brzo nanostrukturiranje u prozirnim materijalima za primjenu u 3D integriranoj optici i mikrofluidici”, kaže Lei.

Simulacija raspodjele intenziteta svjetlosti
Simulacija raspodjele intenziteta svjetlosti

Femtosekundni laseri

5D optička pohrana podataka u prozirnim materijalima nije novost, ali je problem dovoljno brzo zapisivanje podataka dovoljno velike gustoće. Kako bi prevladali ovu prepreku, istraživači su upotrijebili femtosekundni laser s velikom stopom ponavljanja kako bi stvorili sićušne strukture nalik nanolamelama dimenzija 500 x 50 nanometra.


Umjesto da femtosekundni laser iskoriste za izravno pisanje u staklu, istraživači su iskoristili svjetlost za poboljšanje bliskog polja (near-field enhancement). Time su minimizirana toplinska oštećenja koje se javljaju kod drugih pristupa u kojima se koriste laseri s visokim stopama ponavljanja.


Britanski istraživači već su na staklene diskove uspjeli zapisati cijelu Bibliju i roman Vodič kroz galaksiju za autostopere
Britanski istraživači već su na staklene diskove uspjeli zapisati cijelu Bibliju i roman Vodič kroz galaksiju za autostopere

Budući da su nanostrukture anizotropne, one proizvode dvolom u četvrtu i petu dimenziju. Orijentacija osi i jačina retardancije mogu se kontrolirati polarizacijom, odnosno intenzitetom svjetlosti.

Ovaj pristup poboljšava brzinu pisanja tako da se deseci gigabajta podataka mogu zapisati u razumnom vremenu, kažu istraživači. Visoko lokalizirane, precizne nanostrukture omogućuju veći kapacitet podataka jer se više voxela može zapisati u jedinični volumen. Uz to, korištenje pulsirajućeg svjetla smanjuje količinu utrošene energije.

Voditeljaistraživačkog tima Peter G. Kazansky
Voditeljaistraživačkog tima Peter G. Kazansky

Čuvanje informacija iz DNK

Istraživači su novu metodu iskoristili za ispisivanje 5 gigabajta tekstualnih podataka na disk od silikatnog stakla veličine običnog kompaktnog diska s gotovo 100% točnošću čitanja. Svaki voxel sadržavao je četiri bita informacija, a svaka dva voxela odgovarala su tekstualnom znaku. S gustoćom zapisa dostupnom iz korištene metode, disk bi mogao sadržavati 500 terabajta podataka. 

A uz nadogradnje sustava koje omogućuju paralelno zapisivanje, istraživači kažu da bi se ovolika količina podataka mogla zapisati za oko 60 dana.

S gustoćom zapisa dostupnom iz korištene metode, disk bi mogao sadržavati 500 terabajta podataka
S gustoćom zapisa dostupnom iz korištene metode, disk bi mogao sadržavati 500 terabajta podataka

“Uz trenutni sustav imamo mogućnost čuvanja terabajta podataka koji bi se mogli koristiti za, na primjer, čuvanje informacija iz DNK osobe”, objašnjava voditelj istraživačkog tima Peter G. Kazansky.

Istraživači sada rade na povećanju brzine pisanja i na mogućnostima da tehnologija bude upotrebljiva i izvan laboratorija.