Нова технологія оптичного запису забезпечить термін зберігання інформації, порівнянний з часом існування Всесвіту
Термін зберігання інформації, записаної на найкращі зразки сучасних CD - і DVD-дисків, становить максимум кілька десятиліть, після цього терміну матеріал диска неминуче починає розпадатися, що призводить до спотворення і втрати інформації. Дослідники з різних куточків земної кулі постійно працюють над пошуком технологій, здатних продовжити терміни зберігання інформації, але максимальний термін, якого вдалося досягти до останнього часу, становить близько 100 років. І нещодавно одній групі дослідників вдалося розробити і продемонструвати ще одну нову технологію оптичного запису інформації, яка може забезпечити збереження даних при кімнатній температурі протягом 3х10^20 років, строку, порівнянного з часом існування Всесвіту.
"Після винаходу і початку поширення Інтернету щороку кількість інформації, якою оперують люди, неухильно зростає" - пишуть Джингю Занг (Jingyu Zhang), Мартинас Бярясна (Martynas Beresna), і Пітер Р. Кэзэнский (Peter G. Kazansky), дослідники з університету Саутгемптона в статті, опублікованій в журналі Physical Review Letters, - "Не всі ці дані, але значна їх частина, яка включає урядові бази даних, бази даних наукових досліджень та військові дані технологій вимагають тривалого надійного зберігання. На ринку вже присутні деякі такі технології, наприклад, диски M-disc, а нові диски, розроблені компанією Hitachi, можуть забезпечити збереження даних протягом мільйона років. Ми сподіваємося нашою розробкою поставити остаточну крапку, яка має шанс стати єдиним стандартом для тривалого архівування важливих даних".
Вчені пояснюють, що існує зворотна пропорція між терміном збереження інформації і щільністю запису інформації. Перші повідомлення, що містять дуже мало інформації, вирубані на камені доісторичними людьми, збереглися практично незмінними до теперішнього часу, але величезні масиви інформації, записані вченими IBM в окремі атоми, зберігаються 10 пікосекунд при кімнатній температурі.
Нова система оптичної запису забезпечує одночасно високе значення щільності запису інформації і тривалий термін її збереження. Для запису інформації використовуються фемтосекундные (10^-15 сек) імпульси лазерного світла, сфокусовані в обсязі кварцового носія. Ці імпульси створюють "наногравировку" - крихітні точки в кварці, кожна з яких містить у собі по три біта інформації. Таке стало можливим завдяки трехуровневому кодування інформації, яка включає в себе інтенсивність і поляризацію світла в трьох кварцових шарах. За допомогою такої технології кварцовий диск стандартного розміру зможе вмістити сотні терабайт інформації, що еквівалентно DVD-диску, що має тисячу інформаційних шарів.
Для того, щоб перевірити тривалість зберігання, дослідники піддали кварцовий носій впливу процесу прискореного старіння при високій температурі. Було відмічено, що основним механізмом, що визначає рівень псування інформації, є спотворення нанопромежутков, які поділяють точки, що зберігають інформацію. Деформація нанопромежутков призводить до злиття сусідніх наноточек і записаної до них інформації, що робить неможливим процес зчитування.
Використовуючи зібрані експериментальні дані, дослідники вирахували, що час розпаду нанопромежутков і, отже, час достовірного зберігання даних при кімнатній температурі дорівнює 3х10^20 років. І, навіть при підвищеній температурі 189 градусів за шкалою Цельсія экстраполируемое час деформації проміжків дорівнює приблизно 13.8 мільярда років, що співпадає з часом існування Всесвіту.
Слід зазначити, що даний метод не є єдиним подібним методом, обіцяють практично необмежений термін зберігання. Але всі раніше розроблені методи демонструють вкрай низьку швидкість запису інформації, що робить їх нежиттєздатними з точки зору застосування в реальному світі. Розробляючи нову технологію, дослідникам за допомогою деяких хитрощів вдалося збільшити швидкість запису на два порядки, а найголовнішою такий прийомом стала нова технологія електричного керування поляризацією лазерного світла, що дозволила позбутися від самої "слабкої ланки", від обертових поляризаційних пластин.
У найближчому майбутньому дослідники мають намір провести подальші удосконалення розробленої ними системи. В першу чергу буде збільшено кількість дискрет поляризації та інтенсивності світла, що дозволить збільшити кількість біт даних, що зберігаються в одній точці кварцового носія. Також дослідники за допомогою збільшення потужності лазера і ряду інших додаткових заходів планують збільшити швидкість запису інформації, яка складає зараз усього 6 кілобайт в секунду і буде становити в майбутньому близько 120 мбіт/сек.