Tehnologia de stocare a datelor a evoluat constant, însă puține inovații promit să revoluționeze modul în care păstrăm informațiile pe termen lung. Cercetătorii de la Microsoft Research din Statele Unite au dezvoltat un sistem numit Silica, care utilizează bucăți obișnuite de sticlă pentru a stoca volume impresionante de date. Mai exact, un pătrat subțire, de dimensiunea palmei, poate păstra echivalentul a 2 milioane de cărți, cu o durată de viață estimată la peste 10.000 de ani.
Cum funcționează tehnologia Silica?
Sistemul Silica folosește impulsuri laser ultrascurte pentru a grava biți de informație în interiorul unui bloc de sticlă. Aceste impulsuri, denumite „femtosecunde”, durează doar câteva cvadrilionimi de secundă (10–15 secunde). Pentru a înțelege cât de scurte sunt acestea, gândiți-vă că raportul dintre zece femtosecunde și un minut este similar cu raportul dintre un minut și vârsta întregului univers.
Aceste impulsuri laser generează explozii și mai scurte de lumină, denumite „attosecunde” (10–18 secunde), care pot fi folosite pentru a observa mișcarea electronilor în interiorul atomilor și moleculelor. În 2023, Premiul Nobel pentru Fizică a fost acordat cercetătorilor Ferenc Krausz, Anne L’Huillier și Pierre Agostini pentru contribuțiile lor în acest domeniu.
Scrierea datelor în sticlă
Impulsurile laser femtosecunde au și o aplicație practică: ele pot modifica structura moleculară a sticlei în zone foarte precise. Deși lumina cu această lungime de undă trece în mod normal prin sticlă fără a interacționa, focalizarea unui impuls ultrascurt într-un punct anume creează un câmp electric intens, care schimbă proprietățile materialului. Astfel, se creează un „voxel” – un volum tridimensional minuscul, adesea mai mic de o milionime de metru, care poate fi poziționat cu precizie în interiorul sticlei.
O idee cu rădăcini adânci
Conceptul de stocare a datelor în trei dimensiuni folosind lasere nu este nou. În anii 1990, Eric Mazur și echipa sa de la Universitatea Harvard au explorat această idee, demonstrând că structuri permanente de date pot fi înscrise în sticlă folosind lasere femtosecunde. Ulterior, în 2014, Peter Kazansky și colegii săi de la Universitatea din Southampton au raportat stocarea datelor în sticlă de cuarț topit, cu o durată de viață „aproape nelimitată”. Această descoperire a pus bazele dezvoltării unor dispozitive de memorie ultra-stabile, bazate pe sticlă.
În 2024, Kazansky a fondat compania SPhotonix, care comercializează tehnologia de „nanostructurare 5D a sticlei”. Viziunea unui „cristal de memorie 5D” a ajuns chiar și în cultura populară, apărând în filmul Mission: Impossible – Dead Reckoning Part One, unde era prezentat ca un seif ultra-sigur pentru stocarea unei inteligențe artificiale periculoase.
Un sistem complet și practic
Proiectul Silica nu pretinde că a făcut o descoperire științifică revoluționară, ci demonstrează, pentru prima dată, un sistem complet și funcțional. Echipa a integrat toate elementele esențiale ale unei platforme de stocare bazate pe lasere femtosecunde și sticlă: codificarea datelor, scrierea, citirea, decodificarea și corectarea erorilor. De asemenea, au explorat diferite strategii pentru a asigura fiabilitatea, viteza de scriere, eficiența energetică și densitatea datelor.
Două tipuri de voxeluri
Cercetătorii au analizat două tipuri principale de voxeluri scrise cu laser:
- Voxeluri cu goluri microscopice: Acestea sunt create prin „micro-explozii” generate de laser în interiorul sticlei. Această metodă permite o densitate de stocare extrem de mare, de 1,59 gigabiți pe milimetru cub.
- Voxeluri cu modificări ale indicelui de refracție: Acestea pot fi scrise mai rapid și cu un consum redus de energie, însă densitatea de stocare este mai mică. Metoda permite scrierea a aproximativ 65,9 megabiți pe secundă, iar cercetătorii estimează că această viteză ar putea fi îmbunătățită prin utilizarea mai multor fascicule laser.
Testele de îmbătrânire accelerată sugerează că datele scrise, chiar și în cazul voxelurilor mai sensibile, ar putea rămâne stabile pentru peste 10.000 de ani. Aceasta depășește cu mult durata de viață a mediilor de stocare tradiționale, cum ar fi benzile magnetice sau hard disk-urile.
Perspective de viitor
În anii 1990, doar câteva laboratoare din lume aveau expertiza necesară pentru a construi lasere capabile să genereze impulsuri femtosecunde. Astăzi, după decenii de dezvoltare tehnologică, laserele ultrarapide cu fiabilitate, putere și rate de repetiție adecvate utilizării industriale pot fi cumpărate direct de pe raft.
Stocarea arhivistică a datelor, densă, rapidă și eficientă energetic, reprezintă o aplicație fascinantă a acestor lasere. Pe măsură ce fotonica ultrarapidă continuă să evolueze, suntem convinși că vor apărea și alte aplicații inovatoare. Viitorul se anunță, fără îndoială, plin de oportunități.
