Nowa metoda opiera się na holograficznym zapisie informacji. W przeciwieństwie do klasycznych nośników, które przenoszą dane na płaskich powierzchniach, takich jak talerze dysków twardych bądź warstwy płyt optycznych, tutaj dane są rozproszone w całej objętości materiału. Oznacza to, że jedna niewielka przestrzeń może przechowywać wielokrotnie więcej informacji niż pozwalały na to dotychczasowe technologie.
Czytaj też: Nawet nie wiesz, jakie cuda można robić z ryżu. Ta cecha sprawia, że powstaje z niego materiał przyszłości
Kluczowym elementem przełomu jest wykorzystanie trzech fundamentalnych właściwości światła jednocześnie. Chodzi o amplitudę, fazę oraz polaryzację. Do tej pory systemy holograficzne wykorzystywały jedną lub maksymalnie dwie z tych cech, co ograniczało ich pojemność. Teraz naukowcy po raz pierwszy skutecznie połączyli wszystkie trzy, tworząc coś w rodzaju trójwymiarowego języka zapisu danych.
Efekt jest spektakularny. Dzięki takiemu podejściu pojedyncza “strona” danych zapisana w formie hologramu może zawierać znacznie więcej informacji niż wcześniej. Co więcej, w tej samej przestrzeni można nakładać na siebie wiele takich zapisów, tworząc gęstą sieć danych funkcjonujących jednocześnie. To radykalnie zwiększa pojemność nośników i może pozwolić na budowę znacznie mniejszych, a zarazem potężniejszych centrów danych.
Jednym z największych wyzwań okazało się jednak nie samo zapisanie danych, lecz ich odczyt. Problem polega na tym, że standardowe detektory światła potrafią mierzyć jedynie jego intensywność, czyli amplitudę. Nie są natomiast w stanie bezpośrednio odczytać fazy ani polaryzacji. To przez lata blokowało rozwój tej technologii.
Rozwiązaniem okazała się sztuczna inteligencja. Naukowcy zastosowali sieć neuronową, która analizuje obrazy dyfrakcyjne światła i na ich podstawie rekonstruuje wszystkie trzy wymiary informacji jednocześnie. System uczy się rozpoznawać ukryte wzorce i odtwarza pełne dane z pozornie niepełnych pomiarów. Dzięki temu proces odczytu staje się znacznie prostszy i szybszy niż w poprzednich strategiach.
Czytaj też: Rewolucja w analizie materii. Nowy spektrometr otwiera okno na mikroskopijny świat
Technologia ta może mieć ogromne znaczenie dla przyszłości cyfrowego świata. Już dziś centra danych zużywają ogromne ilości energii i zajmują coraz większe powierzchnie. Wraz z rozwojem sztucznej inteligencji, chmury obliczeniowej i Internetu rzeczy problem ten będzie tylko narastał. Nowa metoda holograficzna daje szansę na przechowywanie większej ilości danych przy mniejszym zużyciu zasobów. Potencjalne zastosowania wykraczają jednak daleko poza zwykłe magazynowanie danych. Technologia może znaleźć zastosowanie w szyfrowaniu optycznym, gdzie informacje są rozproszone w strukturze światła w sposób trudny do przechwycenia. Może również przyczynić się do rozwoju zaawansowanych systemów obrazowania czy nowych form komunikacji optycznej.
Źródło: Eureka Alert, Optica
