Назад в прошлое
Оптические диски, давно ушедшие в прошлое и по-прежнему интересные лишь меломанам и геймерам, не желающим отказываться от них в пользу цифровых копий, могут вновь обрести актуальность. Как пишет TechSpot, создана технология, которая избавит их от главного недостатка – критически малой емкости по современным меркам, и которая «значительно увеличивает плотность данных» (massively increases data density).
Действительно, CD-диски рассчитаны на хранение всего-навсего 700 МБ информации, а DVD вмещают от 4,7 до 17,08 ГБ в зависимости от количества слоев и используемых сторон для записи. Для сравнения, к моменту выхода материала приблизительно за 400 руб. в России можно было приобрести 32-гигабайтную USB-флешку, которая, в отличие от подавляющего большинства дисков, может быть перезаписана очень много раз.
Как пишет TechSpot, исследователи из Чикагского университета и Аргоннской национальной лаборатории нашли способ, как повысить плотность данных на оптических дисках. В их статье, опубликованной в издании Physical Review Research, говорится, что они фактически создали новый тип «оптической памяти», которая хранит и информацию, «перенося свет от атомов редкоземельных элементов к близлежащим квантовым дефектам» (stores data by transferring light from rare-earth element atoms embedded in a solid material to nearby quantum defects).
По оценке экспертов TechSpot, новшество может повлечь появление оптических носителей «ультравысокой плотности» (ultra-high-density).
Суть изобретения
Проблема, над решением которой работают ученые – это дифракционный предел света в привычных всех CD- и DVD-дисках. В своем нынешнем виде эти накопители имеют жестко зафиксированный лимит плотности данных, и связано это с тем, что каждый отдельный бит не в состоянии быть меньше в сравнении с длиной волны лазера чтения/записи. В противном случае информация просто не будет считываться с диска.
Исследователи, по их словам, придумали, как можно обойти это ограничение. При этом, по всей видимости, законы физики и оптики нарушены не будут. Они предлагают наполнить слой диска, на который производится запись информации, «редкоземельными излучателями» (rare-earth emitters), и в качестве примера таковых приводят кристаллы оксида магния (MgO).
По словам ученых, это мультиплексирование длин волн (wavelength multiplexing), и за счет этого явления излучатель использует немного отличающуюся длину волны света. Они уверены, что мультиплексирование длин волн позволит вместить на оптический диск гораздо больше данных, нежели они способны хранить сейчас.
Первые успехи
Проверяя свою гипотезу, исследователи смоделировали твердотельный материал, заполненный редкоземельными атомами, которые поглощают и переизлучают свет. В ходе моделирования выяснилось, что находящиеся поблизости от атомов квантовые дефекты могут улавливать и удерживать свет, то есть световые волны.
Одним из фундаментальных открытий в этом эксперименте стало то, что когда дефект поглощает энергию длины волны от близлежащих атомов, он не просто возбуждается — его спиновое состояние изменяется. Как только оно меняется, его практически невозможно вернуть в исходное состояние, что означает, что эти дефекты могут надежно хранить данные в течение длительного времени.
Еще очень много работы
Созданная учеными технология выглядит многообещающей, считают эксперты TechSpot, но к ней пока еще очень много вопросов. Например, в ходе новых экспериментов нужно будет выяснить, как долго квантовые дефекты смогут хранить записанную в них информацию.
Ученые словно намеренно не уделили этому вопросу внимание во время презентации своей разработки. Они делали акцент на повышенную емкость дисков, но длительность хранения данных на них обошли стороной.
Также авторы исследования не уточнили, как сильно вырастет итоговая емкость жестких дисков, и можно ли будет использовать их для записи многократно, как нынешние CD-RW и DVD-RW. Помимо этого, нет данных, подойдут ли для записи и чтения новых дисков приводы, рассчитанные на работы с классическими CD и DVD.
Сроки коммерциализации новой технологии, то есть появления первых дисков увеличенной емкости и приводов для них в продаже исследователи тоже не назвали. Так что пользователи всего мира пока что продолжат использовать в качестве переносных накопителей внешние жесткие диски и SSD, емкость которых давно измеряется терабайтами, или вовсе передавать данные через облака или мессенджеры.
Поделиться
