W erze cyfrowej płyty CD i DVD wydają się być reliktami przeszłości, które ustąpiły miejsca streamingu oraz chmurowym rozwiązaniom do przechowywania danych. Jednak najnowsze odkrycia naukowców mogą zmienić ten trend – na horyzoncie pojawia się nowa technologia, która może sprawić, że optyczne nośniki danych zyskają nowe życie. Dzięki przełomowemu podejściu do zwiększania pojemności płyt CD, naukowcy otwierają drzwi do zupełnie nowej generacji ultra-wysokiej gęstości nośników danych.
Badacze z Uniwersytetu Chicagowskiego oraz Argonne National Laboratory opracowali technologię, która umożliwia zapis danych na nośnikach optycznych w sposób zupełnie nowy. Używając pierwiastków ziem rzadkich w materiałach stałych, umożliwili przesyłanie światła z tych atomów do pobliskich defektów kwantowych. Dzięki temu ograniczenie tradycyjnych nośników optycznych, czyli tzw. granica dyfrakcyjna światła, może zostać przełamane, co stwarza perspektywę zwiększenia gęstości zapisu na płytach CD.
Dotychczasowym problemem technologii CD i DVD była ograniczona gęstość danych wynikająca z faktu, że każde zapisywane bity muszą być większe niż długość fali lasera, który je odczytuje lub zapisuje. Ten limit ograniczał potencjalną pojemność nośników optycznych, w związku z czym ich przydatność w świecie szybkiego i pojemnego przechowywania danych spadała.
Dyski zewnętrzne w naszej ofercie:
Pierwiastki ziem rzadkich i wavelength multiplexing
Naukowcy zaproponowali obejście tej granicy poprzez wprowadzenie emisji światła przez atomy ziem rzadkich, takie jak tlenek magnezu (MgO), z różnymi długościami fali. W efekcie, technika zwana multipleksowaniem długości fali pozwala na zapis większej ilości informacji na tej samej powierzchni, wykorzystując różne długości fali. Jest to podejście, które pozwala "upakować" więcej danych na mniejszej przestrzeni, co w teorii może prowadzić do nośników o znacznie większej pojemności niż obecne technologie.
Zanim jednak technologia mogła zostać przetestowana w praktyce, badacze musieli opracować skomplikowane modele fizyczne, które pozwoliłyby stworzyć dowód koncepcji. Symulacje pokazały, że atomy ziem rzadkich mogą absorbować i emitować światło, które jest następnie wychwytywane przez defekty kwantowe, co umożliwia zapisanie danych.
Jednym z kluczowych odkryć było to, że po absorpcji energii o wąskiej długości fali defekty nie tylko się "pobudzają", ale także zmieniają stan spinowy, co oznacza, że teoretycznie mogą przechowywać informacje przez bardzo długi czas. To odkrycie stanowi ważny krok w kierunku tworzenia trwałych nośników danych opartych na optyce kwantowej.
Czy powrót CD jest możliwy?
Chociaż naukowcy są podekscytowani potencjalnym przełomem, podkreślają, że przed technologią stoi jeszcze wiele wyzwań. Kluczowe pytania dotyczą m.in. trwałości stanów wzbudzonych defektów oraz realnych możliwości ich zastosowania. Chociaż wstępne wyniki obiecują ultra-wysoką gęstość zapisu, nadal nieznane są dokładne prognozy w porównaniu z obecnymi pojemnościami płyt CD.
Przekształcenie tych badań w komercyjnie dostępne nośniki może zająć lata. Wprowadzenie technologii na szeroką skalę wymaga nie tylko dalszych badań nad wydajnością, ale również rozwiązania wyzwań związanych z produkcją i dostępnością pierwiastków ziem rzadkich. Niemniej jednak, obecny rozwój badań daje nadzieję, że nośniki optyczne powrócą do łask, stanowiąc alternatywę dla przechowywania danych w chmurze i na twardych dyskach.
