我国科学家开发“超级光盘” 全球初次完结Pb量级光存储

　　我国科研团队在超大容量超分辩三维光存储研讨中获得打破性开展，全球初次完结Pb量级超大容量光存储，相当于把一个小型数据中心机柜缩小到一张光盘上。

　　我国科研团队在超大容量超分辩三维光存储研讨中获得打破性开展。上海光机所研讨员阮昊手持研讨效果。

　　存储与人类文明休戚相关，大脑便是一个大容量存储器。在AI年代，存储更是才智的根底。传统商用光盘的最大容量在百GB量级，现在，我国科研团队在超大容量超分辩三维光存储研讨中获得打破性开展，全球初次完结Pb量级超大容量光存储，1Pb相当于1000Tb，也相当于100万Gb，相当于把一个小型数据中心机柜缩小到一张光盘上。

　　我国科学院上海光学精密机械研讨所（以下简称“上海光机所”）与上海理工大学等科研单位协作，研讨团队使用世界创始的双光束调控集合诱导发光超分辩光存储技能，试验上初次在信息写入和读出均打破了衍射极限的约束，完结了点标准为54nm、道距离为70nm的超分辩数据存储，并完结了100层的多层记载，单盘等效容量达Pb量级。这对于我国在信息存储范畴打破要害核心技能、完结数字化的经济可持续开展具有重大意义。相关研讨效果于2月22日宣布在《天然》（Nature）杂志。

　　“数据还在飞速增加，估计下一年全球会产生175ZB数据，1ZB就等于100万PB。”论文通讯作者之一、上海光机所研讨员阮昊以科研为例，不管是上海光机所的羲和激光设备，仍是“我国天眼”，其产生的数据都是海量的。

　　科研数据、财务数据是典型的冷数据，拜访频率低。“80%的数据都是冷数据，需求低本钱的存储。”阮昊介绍，现在存储的方法有磁存储、光存储与半导体存储。半导体存储合适热数据存储，用于冷数据存储的本钱昂扬。而光存储技能具有绿色节能、安全可靠、生命长达50-100年的一起优势，合适长时间低本钱存储海量数据。

　　但是受衍射极限的约束，信息点的道距离无法进一步缩小，导致传统商用光盘的最大容量仅在百GB量级。“在CD、DVD年代，光盘很热，这几十年沉积了，主要是衍射极限打破不了。”阮昊表明。

　　2021年《科学》（Science）发布的全世界最前沿的125个科学问题中，打破衍射极限约束在物理范畴高居首位。在信息量日渐增加的大数据年代，打破衍射极限、缩小信息点标准、进步单盘存储容量成为光存储的不懈寻求。

　　1994年，德国科学家Stefan W. Hell教授提出受激辐射损耗显微技能，初次在成像范畴证明光学衍射极限能够被打破，2014年获得了诺贝尔化学奖。通过20多年开展，这一技能已在显微成像、激光纳米直写等范畴完结了光学超分辩效果，信息的超分辩写入已得到了处理。

　　但是，传统染料在集合状态下极易产生荧光猝灭，形成信息丢掉，在纳米标准下还存在被背景噪声埋没的难题，导致超分辩的信息难以读出，一般依靠电镜扫描的读出方法，约束了超分辩技能在光存储范畴中的使用。因而，开展可同步完结超分辩写、超分辩读、三维存储及长寿数介质是10多年来光存储研讨范畴亟待处理的难题。

　　上世纪八十年代，上海光机所干福熹院士创始了我国数字光盘存储技能的研讨，研讨团队一向深耕光存储范畴。

　　论文一起榜首作者、上海光机所博士后赵苗在上海光机所硕博连读，将这个课题从头坚持到尾，“我其时想，假设我把这件事做出来，将是一件十分有意义的事。”

　　为此，导师阮昊为赵苗装备了“智囊团”从头给他打根底。他人只要1个导师，赵苗却有6个，“就像最尖端的武功秘籍，他人只要一部，我有6部，我一向学。”但研讨了三四年依然没有令人惊喜的效果。“后来想想算了，要不就这么做下去，不可就拉倒。”“不可就拉倒”这句话意味着，假设没有效果，赵苗连硕士学位也拿不到。在这样的境地下，他依然坚持科研，乃至不分昼夜地进行试验。

　　研讨团队终究根据双光束超分辩技能及集合诱导发光存储介质，在信息写入和读出方面均打破了衍射极限的约束，完结了点标准为54nm、道距离为70nm的超分辩数据存储，并完结了100层的多层记载，单盘等效容量约1.6Pb。经老化加速测验，光盘介质寿数大于40年，加速重复读取后荧光对比度仍高达20.5：1。

　　这是世界上初次完结Pb量级的超大容量光存储。“咱们的资料是彻底通明的，所以能发挥光的长处，能够三维存储。本来一个1Pb容量的数据中心，现在咱们相当于把一个机柜缩小到一张光盘上。”阮昊表明。

　　此次研讨效果有助于我国在存储范畴打破要害核心技能，将在大数据数字化的经济中发挥作用。论文审稿人点评称，该研讨效果可能会带来数据中心档案数据存储的打破，处理大容量和节能的存储技能难题。

　　“尽管咱们在世界上完结了双光束超分辩存储的原理验证，但真实的完结产业化还有较长的路要走，产业化还需求许多资金，要处理许多工程性问题。”阮昊表明，比方读出设备要做得更小，读出速度要更快，资料也有优化空间。未来研讨团度将加速原始创新和要害技能攻关，推进超大容量光存储的集成化和产业化进程，并拓宽其在光显微成像、光显现、光信息处理等范畴的穿插使用。

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