英国开发数据永久存储系统

     2014年2月10日据物理学家组织网站报道，存储在CD或DVD这类介质上的数据一般而言可以保存长达数十年的时间，在那之后由于材料的物理性老化将会损害其保存的数据。一直以来研究人员都在寻找使数据存储的时间进一步延长的办法。但就目前而言，即便是将这一纪录延长至100年都将是一个巨大的挑战。而在近期发表的一项研究中，科学家们展示了一种新型数据存储技术，其存储数据的有效期限在室温条件下大约为3乘以10的20次方年，也就是说几乎是无限长的时间。这将开创永久性数据存储的崭新领域。
     这项技术的研发者是英国南安普顿大学的张靖宇，明达加斯·吉塞维斯(Mindaugas Gecevičius)，马蒂纳斯·贝瑞斯纳(Martynas Beresna)以及皮特·卡赞斯基(Peter G.Kazansky)。他们的有关研究论文已经在近日出版的最新一期《物理评论快报》上公开发表。张靖宇表示：“在因特网发明50年后，在这个信息时代，正有越来越多的数据被生产出来。如此，如何在考虑材料物理老化的前提下长期存储数据就成为广受关注的技术课题。很多个人，公司和政府部门都对永久性数据存储技术感兴趣，并希望将其应用于军事，科学以及保密领域。
     目前在市场上销售的产品中可以看到这一领域已经取得了部分进展，日本日立公司也开发了一款产品，可以将数据保存数百万年之久。而我们相信此次我们给出的是针对这一问题的终极解决方案。”研究人员解释称，传统上，在数据存储与寿命以及容量之间存在一种权衡关系，因此那些可以存储大容量信息的存储介质往往寿命就比较短。比如说物理学家们已经展示一项技术，可以利用单独的原子存储海量信息，但在室温条件下这种存储介质的维持时间仅有大约10皮秒(1皮秒=1万亿分之一秒)。而此次研究人员给出的解决方案则完美解决了这个矛盾——它既拥有超长寿命，同时也拥有巨大的容量。在存储数据时，使用一个飞秒激光器发射超短波激光脉冲照射石英晶体。这样这束激光就会在适应晶体内产生纳米级小点，每一个小点携带3比特的信息。之所以可以让每个小点携带3个比特的信息，是因为激光脉冲采用了多层编码方式，即每一个小点都包含了三个不同的微层面结构，其中纪录了入射激光脉冲的强度和偏振性。运用这项技术，一张CD或DVD大小的光碟，假设其拥有1000个记录层，那么它的数据存储容量将达到数百个TB，这是一个非常可观的数字。接下来考察这种存储系统的寿命问题。
     这一存储系统的退化核心机制是其纳米栅格之间的纳米空洞的坍塌崩溃，一旦这些纳米空洞崩塌，存储在栅格结构中的数据也就将随之变得不稳定并出现丢失。研究人员计算了这一栅格系统退化的时间，这样计算出来的结果便是这一数据存储系统的寿命。计算的结果，在室温下其寿命大约为3乘以10的20次方年。这显示了其无与伦比的优越性能。随着环境温度的上升，该系统的使用寿命会相应减少，但即便是在189摄氏度的超高温度环境下，其寿命仍然高达大约138亿年，这已经和我们所在宇宙的年龄相当。此前研究人员开发的光学存储系统原理与这项技术有相似之处，但其不足之处就在于其数据的写入过程太过缓慢，从而使其在现实世界中没有实用价值。而此次新开发的方法将数据写入速度较以往提升了两个数量级。未来，研究人员希望能进一步改进该系统的性能，如通过增加入射激光脉冲的偏振态或能级态数量来达到提升其存储容量的目的。
     他们还打算进一步提升系统的数据写入速度，从目前的每秒大约6KB大幅提升至每秒120MB。在这一光学存储系统中，数据被存储在纳米栅格中。这些纳米栅格是使用飞秒激光脉冲实现的。在室温条件下，这一系统的理论寿命长达3乘以10的20次方年，这几乎意味着永恒。