陸在光存儲領域獲重大突破 一張可抵萬張藍光光碟容量

僅僅20克透明輕薄的光碟。1張光碟可替代海量存儲設備。（科學日報）

據《科技日報》報導，近日，中國科學院上海光學精密機械研究所（以下簡稱上海光機所）阮昊研究員團隊和上海理工大學顧敏院士等科研人員，利用國際首創的雙光束調控聚集誘導發光超分辨光存儲技術，在訊息寫入和讀出方面均突破了衍射極限的限制，提出了綠色、長壽命的大數據存儲解決方案，研究成果於2月22日發表在《自然》正刊上。

科研人員利用雙光束光存儲技術突破光學衍射極限的限制，首次證實可以在三度空間實現多至百層的、超分辨尺寸下的訊息點的寫入和讀出。這項新技術可以讓單張碟容量高達Pb級，相當於至少一萬張藍光光碟的容量。

有研究表明，以50年爲使用週期估算，採用光存儲的平均成本相較於硬碟可以減少兩個數量級，達到「以一抵百」的效果。

上海光機所空天激光技術與系統部阮昊研究員解釋，光存儲技術具有綠色節能、安全可靠、壽命長的獨特優勢，非常適合長期低成本存儲海量數據。然而受到衍射極限的限制，傳統商用光碟的最大容量僅在百GB量級。在訊息量日益增長的大數據時代，突破衍射極限、縮小訊息點尺寸、提高單碟存儲容量，長久以來一直都是光存儲領域的追求。

1994年德國科學家Stefan W.Hell提出受激輻射損耗顯微技術，首次證明在成像領域光學衍射極限能夠被打破，並在2014年獲得諾貝爾化學獎，經過20多年的發展，在顯微成像、雷射奈米直寫等多個領域實現了光學超分辨成果，訊息的超分辨寫入已得到解決。

然而，發展可同步實現超分辨寫、超分辨讀、三度空間存儲及長壽命介質，仍是10多年來光存儲研究領域亟待解決的難題。

上海理工大學光子芯片研究院院長顧敏介紹，以深度學習模型ChatGPT爲例，其背後的數據集，如總索引網頁數量多達58億，整個互聯網的文本大小約爲56Pb，如果用1TB容量的移動硬碟存儲這些數據，用到的硬盤平鋪開相當於一個標準田徑場那麼大。而此次科研團隊開發的3D奈米光子存儲可將存儲空間節省至一臺電腦大小，極大地降低了經濟成本。

「我們解決了光存儲領域信息寫入和讀出均受衍射極限限制的問題，實現了超分辨的記錄，極大地提高了光存儲的密度和容量。單碟的容量可達到1.6Pb，相當於1萬張藍光光碟，這是一個突破性的進展，爲大數據存儲提供了綠色節能長壽命的方案。」研究人員表示。

像雷射直寫、光學顯微技術、光存儲技術等，無一不被光學衍射極限所限制。2021年《科學》雜誌發佈的全世界最前沿的125個科學問題中，光學衍射極限高居物理領域首位，同時也是2024年《自然》最新發布的將在未來一年關注的7個技術領域之一。奈米光子存儲技術的提出，不僅在光存儲領域成功突破了光學衍射極限這一物理學難題，有助於中國在存儲領域實現突破，未來也有望在航空航天、生物醫學、衛星通信等領域大顯身手。

未來，研究團隊將加快原始創新和關鍵技術攻關，推動超大容量光存儲的集成化和產業化進程，並拓展其在光顯微成像、光顯示、光信息處理等領域的交叉應用，產出更多創新成果。