Китайские ученые придумали, как записывать данные с помощью света сразу в трех измерениях. Команда профессора Сяоди Тана из Фуцзяньского педагогического университета разработала голографическую систему хранения информации, которая задействует одновременно три свойства светового луча. Работа опубликована в журнале Optica.
Обычные носители, т. е. жесткие и оптические диски, а также флешки, фиксируют данные на поверхности. Голографический подход устроен иначе. Лазер записывает информацию по всей толще материала сразу. За счет этого в тот же размер можно вместить гораздо больше данных, и читать их получается быстрее.
Прежние голографические системы работали максимум с двумя параметрами света — амплитудой и фазой. Тан с коллегами добавили третий, поляризацию, по-другому направление колебаний световой волны. Обычно при записи этот параметр игнорируют, потому что при считывании он легко искажается. Команда решила задачу с помощью специального метода голографии, при котором свет «запоминает» свое состояние и не теряет его во время записи и считывания данных. Проще говоря, сигнал остается стабильным в ходе всего процесса от записи до чтения.
Чтобы записывать сразу три параметра сигнала, использовали специальную голограмму и один световой модулятор. Он управляет светом сразу по двум «режимам» (поляризациям), меняя его яркость и форму. Для чтения данных не стали усложнять оптику. Вместо этого обучили нейросеть, и теперь она определяет все параметры по обычным изображениям света. В итоге все сводится к двум снимкам — один с фильтром, другой без. Этого достаточно, чтобы восстановить всю информацию.
На практике один голографический слой теперь несет в разы больше информации, чем раньше, а скорость считывания при этом растет. Авторы видят главную область применения этого изобретения в дата-центрах. Современные хранилища занимают огромные площади и потребляют колоссальное количество электроэнергии. Многомерное голографическое кодирование тут незаменимо. Параллельно технология открывает перспективы для оптического шифрования и защищенной передачи информации.
Пока это только лабораторный прототип. Дальше нужно повысить точность записи (чтобы кодировать больше вариантов данных) и сделать материал более стабильным, чтобы информация не «плыла» со временем. В будущем команда хочет записывать сразу много слоев и каналов данных одновременно — это сильно увеличит плотность хранения. Если технология заработает в полном объеме, большие серверные могут стать в разы компактнее и вместо огромных залов хватит небольшой комнаты.
Ранее мы писали о том, что такое голограмма, где используется и какой у нее принцип работы.
