Вчені подолали граничний бар’єр оптичної дифракції
Нещодавно були оприлюднені найпопулярніші слова 2023 року, і AI Large Language Model (LLM) безсумнівно очолює список. Будучи лідером, ChatGPT також став одним із міжнародних модних слів року. Ці проривні інновації в ШІ багато в чому завдячують великим даним, які відіграли ключову роль. Проте штучний інтелект водночас відкрив нові можливості та виклики для розвитку великих даних.
Зберігання даних великої ємності є незамінним у сучасній цифровій економіці. Однак основні пристрої зберігання даних, такі як жорсткі диски та напівпровідникові флеш-пристрої, стикаються з обмеженнями щодо рентабельності, довговічності та довговічності. Оптичне зберігання даних пропонує багатообіцяюче «зелене» рішення для економічного та довгострокового зберігання даних. З усім тим, оптичне зберігання даних стикається з фундаментальними обмеженнями в інтервалі суміжних записаних характеристик через межу оптичної дифракції. Це фізичне обмеження не тільки перешкоджає подальшому розвитку машин прямого лазерного письма, але також впливає на оптичну мікроскопію та технологію зберігання.
Ламаючи бар’єр
Відповідно до 125 передових наукових проблем, опублікованих Science у 2021 році, подолання дифракційного бар’єру вважається головним завданням у галузі фізики. Це також є одним із семи технологічних проривів, передбачених Nature на 2024 рік і далі.
Багатопрофільна група під керівництвом професора Мін Гу з Шанхайського науково-технічного університету (USST) і Шанхайського інституту оптики та точної механіки (SIOM) Китайської академії наук успішно подолала цю проблему. Нещодавно вони опублікували своє останнє дослідження під назвою «3D нанорозмірна оптична дискова пам’ять з петабітною ємністю» в Nature .
Вперше дослідники продемонстрували, що ємність оптичного зберігання даних може досягати рівня петабіт (Pb), розширивши планарну архітектуру запису до трьох вимірів із сотнями шарів, тим самим подолавши граничний бар’єр оптичної дифракції записаних плям. Ємність диска розміром DVD може досягати рівня Pb, що еквівалентно принаймні 10 000 дисків Blu-ray або 100 жорстких дисків великої ємності. Відповідними авторами статті є професор Мін Гу, директор Інституту фотонних чіпів, професор Цзін Вень з USST і професор Хао Руан з SIOM. Доктор Мяо Чжао, постдокторант SIOM, і професор Цзін Вень з USST обидва вказані як співавтори.
Революційне рішення для зберігання
Новаторська технологія тривимірної нанорозмірної оптичної дискової пам’яті з петабітною ємністю є революційною. Набір даних, що лежить в основі GPT, який включає 5,8 мільярда проіндексованих веб-сторінок і займає близько 56 Пб тексту, зазвичай потребує ігрового майданчика з жорстких дисків для зберігання. Однак тривимірна нанорозмірна пам’ять на оптичному диску може зменшити цей простір до розміру настільного комп’ютера, що значно скорочує витрати. Крім того, енергоспоживання нанорозмірної пам’яті на оптичному диску на кілька порядків менше, ніж у традиційних методів, а термін її служби може досягати 50-100 років.
У 2013 році професор Мін Гу та його дослідницька група розробили 9-нанометрову технологію прямого лазерного запису на основі двопроменевого запису. Німецький вчений професор Штефан В. Хелл отримав Нобелівську премію з хімії 2014 року за винахід технології двопроменевого мікроскопічного зображення з надвисокою роздільною здатністю. Технологія тривимірної нанорозмірної оптичної дискової пам’яті, опублікована в журналі Nature, успішно долає обмежений дифракцією бар’єр для оптичного запису та читання, відкриваючи нову еру для цифрової економіки великих даних.
