El almacenamiento de datos ópticos 5D (a veces conocido como cristal de memoria de Superman [1] ) es un vidrio nanoestructurado para grabar datos digitales de forma permanente [a] utilizando un proceso de escritura láser de femtosegundos . [2] El cristal de memoria es capaz de almacenar hasta 360 terabytes de datos [3] [4] durante miles de millones de años. [5] [6] [7] [8] El concepto se demostró experimentalmente en 2013. [9] [10] [11] Hitachi y Microsoft han investigado y desarrollado técnicas de almacenamiento óptico 5D. [12] [13]
El concepto es el almacenamiento masivo de datos ópticamente en materiales transparentes no fotosensibles como el cuarzo fundido , que es conocido por su alta estabilidad y resistencia química. Escribir en él utilizando un láser de femtosegundo se propuso y demostró por primera vez en 1996. [1] [14] [15] El medio de almacenamiento consta de cuarzo fundido donde las dimensiones espaciales , la intensidad, la polarización y la longitud de onda se utilizan para modular los datos. Al introducir nanopartículas de oro o plata incrustadas en el material, se pueden aprovechar sus propiedades plasmónicas . [1]
Se han probado hasta 18 capas utilizando parámetros optimizados con una energía de pulso de luz de 0,2 microjulios (5,6 × 10 −14 kWh), una duración de 600 fs y una tasa de repetición de 500 kHz. Suponiendo un láser 100 % eficiente, es un vatio-hora (3,6 kJ) de consumo de energía para un máximo de 0,5 Mbits de almacenamiento de datos. Para 1000 Mbits de almacenamiento que suman dos kilovatios-hora (7,2 MJ). Probar la durabilidad utilizando medidas de envejecimiento acelerado muestra que el tiempo de descomposición de las nanorrejillas es de 3 × 10 20 ± 1 años a temperatura ambiente, 30 °C (86 °F). A una temperatura elevada de 189 °C (372 °F), el tiempo de descomposición extrapolado es comparable a la edad del Universo (13,8 × 10 9 años ). Al registrar datos con un objetivo de apertura numérica de 1,4 NA y una longitud de onda de 250–350 nanómetros (9,8 × 10 −6 –1,38 × 10 −5 pulgadas ), se puede lograr una capacidad de 360 terabytes. [1]
El formato tiene un método novedoso para almacenar datos llamado "5 dimensiones". Esto es más para fines de marketing ya que el dispositivo tiene 3 dimensiones físicas y no tiene propiedades exóticas de dimensiones superiores. La naturaleza fractal/holográfica de su almacenamiento de datos también es puramente tridimensional. Según la Universidad de Southampton :
Los discos de 5 dimensiones [tienen] pequeños patrones impresos en 3 capas dentro de los discos. Dependiendo del ángulo desde el que se miren, estos patrones pueden verse completamente diferentes. Esto puede sonar como ciencia ficción, pero es básicamente una ilusión óptica muy elegante. En este caso, las 5 dimensiones dentro de los discos son el tamaño y la orientación en relación con la posición tridimensional de las nanoestructuras. El concepto de ser de 5 dimensiones significa que un disco tiene varias imágenes diferentes según el ángulo desde el que se lo mire y el aumento del microscopio utilizado para verlo. Básicamente, cada disco tiene varias capas de imágenes de nivel micro y macro. [dieciséis]
La técnica fue demostrada por primera vez en 2010 por el laboratorio de Kazuyuki Hirao en la Universidad de Kyoto. [18] Además, la tecnología fue desarrollada por el grupo de investigación de Peter Kazansky en el Centro de Investigación de Optoelectrónica de la Universidad de Southampton . [19] [20] [21] [22]