中國(guó)工程院外籍院士、上海理工大學(xué)光子芯片研究院院長(zhǎng)顧敏與中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所研究員阮昊、上海理工大學(xué)光電信息與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院教授文靜等合作，在國(guó)際上首次利用雙光束調(diào)控聚集誘導(dǎo)發(fā)光超分辨光存儲(chǔ)技術(shù)，在信息寫入和讀出兩方面均突破衍射極限的限制，研發(fā)出全球首個(gè)Pb級(jí)超大容量、超分辨納米級(jí)三維光盤存儲(chǔ)器，對(duì)我國(guó)在信息存儲(chǔ)領(lǐng)域突破關(guān)鍵核心技術(shù)具有重大意義。相關(guān)研究2月22日發(fā)表于《自然》。
這種超大容量光盤直徑12厘米，單面層數(shù)多達(dá)100層，厚度僅1.2毫米，單盤等效容量卻高達(dá)約1.6 Pb。以1Pb相當(dāng)于1015比特，或100萬Gb計(jì)算，其單盤存儲(chǔ)容量相當(dāng)于至少1萬張藍(lán)光光盤或100個(gè)大容量硬盤。
在數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代，大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至關(guān)重要，但現(xiàn)有主要存儲(chǔ)設(shè)備，如硬盤驅(qū)動(dòng)器和半導(dǎo)體閃存器件，在能耗、壽命和成本方面都存在局限。光存儲(chǔ)技術(shù)具有綠色節(jié)能、安全可靠、壽命長(zhǎng)達(dá)50至100年的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，為長(zhǎng)期低成本存儲(chǔ)海量數(shù)據(jù)提供了替代方案。但其發(fā)展卻受到光學(xué)衍射極限的限制，這使得傳統(tǒng)商用光盤的最大容量?jī)H在百Gb量級(jí)。
在2021年《科學(xué)》發(fā)布的全世界最前沿的125個(gè)科學(xué)問題中，光學(xué)衍射極限在物理領(lǐng)域高居首位。同時(shí)，這一技術(shù)也是《自然》最新發(fā)布的2024年值得關(guān)注的七大技術(shù)之一。
合作團(tuán)隊(duì)打破光學(xué)衍射極限，實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)尺寸為54納米、道間距為70納米的超分辨數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。經(jīng)老化加速測(cè)試，光盤介質(zhì)壽命大于40年，加速重復(fù)讀取后熒光對(duì)比度仍高達(dá)20.5：1。
論文共同通訊作者顧敏說，以深度學(xué)習(xí)模型GPT為例，其整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)文本大小約為56Pb，如果用當(dāng)前廣泛使用的1TB容量的移動(dòng)硬盤存儲(chǔ)，平鋪開來需要占據(jù)一個(gè)操場(chǎng)的面積，而新的三維納米光子存儲(chǔ)可將存儲(chǔ)空間節(jié)省至一臺(tái)電腦大小，極大地降低了經(jīng)濟(jì)成本。
《自然》審稿人認(rèn)為“與現(xiàn)有其他技術(shù)相比，該技術(shù)在性能方面提供了最高的光存儲(chǔ)面密度”“研究成果可能會(huì)帶來數(shù)據(jù)中心檔案數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的突破，解決大容量和節(jié)能的存儲(chǔ)技術(shù)難題”。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-023-06980-y
京公網(wǎng)安備11010802046783號(hào)
