Физики плотно упаковали данные в алмаз на миллионы лет

Носители информации, такие как жесткие HDD и SSD-диски, флеш-накопители и оптические диски, имеют ограниченный срок службы. Со временем данные на них могут становиться недоступными из-за деградации материалов, накопления ошибок или выхода устройств из строя. Например, CD, DVD и Blu-ray-диски становятся нечитаемыми из-за царапин и воздействия влаги, а флеш-накопители и жесткие диски могут потерять данные из-за механических поломок, сбоев в электронике или частой перезаписи. 

Важные данные стоит регулярно перезаписывать или копировать на новые носители, чтобы избежать их утраты. Существует и проблема утери доступа к данным из-за устаревания технологий — устройства для чтения старых форматов могут просто исчезнуть с рынка. 

Человечеству хочется надежно хранить критически важную информацию, поэтому ученые постоянно ведут разработки долговечных решений для ее хранения. Один из вариантов — кристаллические носители, способные сохранять данные на протяжении многих тысяч лет.

Исследователи уже демонстрировали возможность записи данных в алмазы. Это обеспечивает значительно более длительное хранение информации по сравнению с жесткими дисками и бумагой. Однако в предыдущих экспериментах ученые не могли добиться высокой плотности записи информации на дорогой носитель. 

В работе, опубликованной в журнале Nature Photonics, исследовательская группа разработала метод гравировки данных на алмазах, который позволяет существенно увеличить плотность хранения, а значит, и объем данных, записываемых на кристалл.

Для экспериментов ученые использовали кусочки алмаза длиной несколько миллиметров — пока это демонстрационный проект, доказательство работы методики. По словам исследователей, в будущем подобные носители могут изготавливаться размером с Blu-ray-диск. 

Новый метод использует лазер, который удаляет отдельные атомы углерода с поверхности алмаза, создавая крошечные полости. Когда на них светит другой лазер, эти полости показывают строго определенный уровень яркости, который можно считывать.

Управляя энергией лазера, ученые могут регулировать степень яркости отдельных участков алмаза, удаляя разное количество атомов. Считывающий лазер определяет яркость каждого участка и по этим данным исследователи декодируют информацию.

В серии экспериментов команда ученых закодировала изображения на небольшой алмазной пластине. Точность цикла запись — считывание составила 99 процентов. Плотность записи информации — 14,8 терабита на кубический сантиметр. Быструю запись обеспечивает фемтосекундный лазер, а стабильность кристаллов алмаза позволяет предположить, что данные будут сохранены в этом носителе миллионы лет. 

Исследователи признают, что на данном этапе их метод нельзя считать экономически выгодным из-за высокой стоимости используемого для формирования полостей лазера. Тем не менее они предполагают, что технология может найти применение в задачах, где требуется сверхнадежное хранение данных.