Доставайте CD-плееры

CD ВНОВЬ МОГУТ СТАТЬ АКТУАЛЬНЫМИ

Компакт-диски, уже считавшиеся анахронизмом, могут вернуться на рынок с революционным улучшением. Исследователи из Чикагского университета и Аргоннской национальной лаборатории разработали новую технологию, которая позволяет записывать данные в сверхвысокой плотности, используя уникальные свойства редкоземельных элементов и квантовых дефектов. Как выяснил IT-World, такой подход обещает многократно повысить объём хранения данных на оптических носителях и, возможно, изменить ландшафт цифровых технологий.

В начале 2000-х компакт-диски стали практически обязательным атрибутом, ведь они предлагали простой и удобный способ хранения данных. Но спустя десятилетия, с появлением облачных технологий и потоковых сервисов, CD и DVD потеряли свои позиции. Сегодня компакт-диски часто выглядят как пережиток прошлого. Тем не менее последние разработки учёных дают этим носителям шанс на возвращение — с ультравысокой плотностью хранения данных, недоступной в прошлые десятилетия.

cd_1200-2_cn+++.jpg

Учёные из Чикагского университета и Аргоннской национальной лаборатории нашли способ обойти известное ограничение, накладываемое длиной волны лазера, применяемого для записи и считывания данных. Эта проблема — так называемый дифракционный предел — не позволяла записывать данные на диске с высокой плотностью, так как каждый бит не мог быть меньше длины волны лазера. Однако исследователи предложили радикальное решение: они наполнили материал редкоземельными излучателями и использовали технологию, известную как мультиплексирование длин волн. Принцип работы нового метода заключается в том, что каждый атом-излучатель настроен на слегка отличающуюся длину волны, что позволяет записывать гораздо больше данных в меньшем объёме, используя тот же физический носитель.

Для проверки концепции учёные создали модель твёрдого материала, наполненного атомами редкоземельных элементов, которые поглощают и излучают свет. Оказалось, что квантовые дефекты рядом с этими атомами могут захватывать и хранить световые волны за счёт изменения своего спинового состояния. Один из ключевых моментов открытия заключается в том, что такое состояние дефектов практически необратимо, что позволяет надёжно хранить записанные данные на протяжении длительного времени.

Основой нового подхода стала возможность преодоления дифракционного предела. Стандартные компакт-диски используют метод записи и считывания, основанный на лазерном сканировании, где длина волны определяет минимальный размер бита. Это ограничение можно обойти, используя атомы-излучатели с различными длинами волн в структуре диска. В итоге учёные надеются, что их метод сможет обеспечить значительное увеличение плотности данных.

При этом новый подход требует не только точных расчётов, но и лабораторного подтверждения. Исследователи создали теоретический материал, в котором узкие длины волн редкоземельных элементов могут удерживать возбуждённое состояние дефектов. Таким образом, данные записываются на квантовом уровне, а не на привычных нам микроскопических поверхностях. Каждый отдельный дефект «переворачивает» своё спиновое состояние, что делает его неспособным вернуться в исходное положение. Это свойство фактически превращает такой дефект в ячейку долговременного хранения информации.

Однако, как это часто бывает с новыми технологиями, на пути к их внедрению остаётся немало препятствий. Одним из ключевых вопросов, который предстоит решить исследователям, является долговечность хранения данных — нужно выяснить, как долго возбуждённое состояние может сохраняться в новых материалах. Кроме того, учёные пока не публикуют оценки ёмкости новых дисков, но уверены, что она будет в разы выше, чем у традиционных оптических накопителей.

Следующий этап исследований будет связан с практическими испытаниями, а это значит, что до коммерческого применения остаётся несколько лет. Учёные предполагают, что к созданию устройств для записи и считывания такой памяти придётся приложить немало усилий и технологии ещё предстоит пройти несколько этапов усовершенствования.

Помимо нового метода записи, в последние годы активно развиваются и альтернативные технологии для увеличения объёма хранения данных. Например, трёхмерная оптическая запись, реализуемая в прозрачных полимерах или пластиках, позволяет достигать плотности до 0,25 Тбит/см³, используя многослойную структуру и фемтосекундные лазеры. Такие технологии уже сегодня показывают впечатляющие результаты, но их применение требует фоточувствительных материалов, что несколько усложняет процесс производства. В отличие от них новый подход, предложенный учёными Чикаго и Аргоннской лаборатории, ориентирован на работу с простыми материалами без необходимости их специальной подготовки.

Если дальнейшие исследования подтвердят жизнеспособность нового метода, он сможет серьёзно изменить инфраструктуру хранения данных, предлагая долговременное и энергоэффективное решение, особенно актуальное в условиях бурного роста объёмов цифровой информации. Вполне вероятно, что в ближайшие годы компакт-диски, казавшиеся нам атрибутом прошлого, смогут вновь вернуться на рынок, став носителями данных будущего — в компактном, ультраплотном формате.



Иллюстрация: использованы изображения iconfield и David Clode
30.10.2024
Важное

Ученые сумели расшифровать руническую надпись на одном из богато украшенных колец эпохи викингов.

11.02.2025 13:00:00

ООН планирует принять соглашение, обязывающее страны сократить производство пластика и компенсировать ущерб наиболее пострадавшим от загрязнения государствам.

11.02.2025 09:00:00

Новая Зеландия упростила получение инвестиционной визы, чтобы привлечь в страну богатых иммигрантов.

10.02.2025 17:00:00
Другие События

Некоммерческая организация по защите прав потребителей Public Citizen призвала начать расследование по поводу запуска личного токена нового главы Америки. Новости из мира криптовалют.

Дальний Восток может стать новым центром криптодобычи. Новости из мира криптовалют.

30 января в российский прокат вышел фильм Джонни Деппа об Амадео Модильяни. 

В Китае началось широкое празднование Нового года.