Диамантът може да съхранява информация милиони години

Издръжливите скъпоценни камъни може да влязат в ролята на носител за съхранение на данни в продължение на милиони години (снимка: CC0 Public Domain)

Учени създадоха малък диск, който може да съхранява гигантски количества информация за милиони години. Разработчиците на SSD устройства и флашки дори никога не са мечтали за това.

Китайски изследователи откриха начин за използване на диамантите като свръхплътна и издръжлива среда за съхранение. Скъпоценните камъни са способни да съхраняват терабайти информация. И тъй като това е един от най-издръжливите материали на Земята, надеждността на съхранение е многократно по-висока, в сравнение с конвенционалните носители.

Изключителна надеждност

Учени от Университета за наука и технологии в Хефей (Китай) са превърнали диаманта в носител за съхранение със свръхвисока плътност, съобщи The Register. Изследователите твърдят, че скъпоценният камък може да съхранява 1,85 TB информация на кубичен сантиметър. Това не е само теория – учените уверяват, че са успели да постигнат такава плътност на съхранение в диаманта.

Ако разглеждаме постижението конкретно от гледна точка на плътността на записа, то не е толкова забележително, като се има предвид, че съвременните твърди дискове могат да съхраняват около 1 TB на кубичен сантиметър. Много по-ценна е надеждността на диамантения носител.

Самите диаманти са едни от най-здравите материали на планетата, така че едва ли ще се повредят от обикновено падане от метър височина, както се случва с твърдите дискове. Освен това експлоатационният живот на диамантите очевидно е по-висок от този на твърдите дискове. Според авторите на публикация в Nature Photonics, изобретението на китайските учени ще позволи съхранение на данните за “милиони години”.

Диамантите, за разлика от всяка съвременна електроника, са “имунизирани” срещу въздействието на водата и високите температури (в разумни граници) – те имат малък ефект върху тях. Изследователите твърдят, че информацията, записана в скъпоценния камък, ще се запази непокътната, дори ако той бъде непрекъснато нагряван до 200 градуса по Целзий в продължение на 100 години.

Запис и четене със свръхбързи лазери

Наред с това, “диамантената флаш памет” позволява запис на данни с висока скорост и обратно копиране също толкова бързо. Според учените, високоскоростното четене на данни се извършва с точност над 99%.

Специализирани свръхбързи лазери с продължителност на импулса от 200 фемтосекунди (fs) се използват за запис и четене на данни от диамантения носител. С помощта на лазерни импулси информацията се кодира буквално в атомната структура на скъпоценния камък.

Лазерите избиват въглеродните атоми от диамантената кристална решетка, оставяйки на тяхно място така наречените „свободни места”, тоест празни пространства в кристалната структура. Тези свободни позиции служат като градивни елементи за съхраняване на информация.

Плътността на свободните места в определена област на кристалната решетка определя нейната яркост, която представлява различни стойности на данните. Чрез внимателно контролиране на структурата на тези свободни места, изследователите кодират данни вътре в диаманта.

За да демонстрират възможностите на диамантената система за съхранение, учените са кодирали известната поредица от фотографии “Галопиращи коне” (1878 г.) на Едуард Мейбридж, считан за пионер в кинематографията. Всеки кадър заема пространство от приблизително 90×70 квадратни микрона в диаманта. След това учените се прочели изображенията, съпоставяйки яркостта на всеки пиксел с нивата на яркост на определени области в диаманта.

Предизвикателства

В момента технологията за съхраняване на данни в диамант, разработена от китайските специалисти, е много далеч от комерсиализация. Основната причина е високата цена и обемността на оборудването за запис и четене, което представлява набор от различни устройства.

Изследователите обаче са оптимисти, че бъдещият напредък може да доведе до миниатюризиране на технологията, правейки я по-достъпна и евтина. Авторите подчертават, че базираната на диамант технология за съхранение е особено привлекателна за организации, които дават приоритет на дългосрочното запазване на данните.

Ранните потребители на тази технология могат да бъдат правителствени агенции, изследователски институти и библиотеки, които често работят с ценни исторически и научни данни.

Учените отдавна гледат на диамантите като на устройства за съхранение на данни – например, през 2016 г. изследователи от Градския колеж на Ню Йорк обявиха, че за първи път са демонстрирали жизнеспособна концепция за използване на диаманта като платформа за ултра-плътно съхранение на данни.

В тази област работят също руски и японски учени, както и частни компании като облачния доставчик Amazon Web Services. Някои изследователи се фокусират върху полупроводниковите свойства на диаманта.