中国在光存储领域获重大突破 一张可抵万张蓝光光盘容量

仅仅20克透明轻薄的光盘。1张光盘可替代海量存储设备。（科学日报）

据《科技日报》报导，近日，中国科学院上海光学精密机械研究所（以下简称上海光机所）阮昊研究员团队和上海理工大学顾敏院士等科研人员，利用国际首创的双光束调控聚集诱导发光超分辨光存储技术，在信息写入和读出方面均突破了衍射极限的限制，提出了绿色、长寿命的大数据存储解决方案，研究成果于2月22日发表在《自然》正刊上。

科研人员利用双光束光存储技术突破光学衍射极限的限制，首次证实可以在三度空间实现多至百层的、超分辨尺寸下的信息点的写入和读出。这项新技术可以让单张碟容量高达Pb级，相当于至少一万张蓝光光盘的容量。

有研究表明，以50年为使用周期估算，采用光存储的平均成本相较于硬盘可以减少两个数量级，达到「以一抵百」的效果。

上海光机所空天激光技术与系统部阮昊研究员解释，光存储技术具有绿色节能、安全可靠、寿命长的独特优势，非常适合长期低成本存储海量数据。然而受到衍射极限的限制，传统商用光盘的最大容量仅在百GB量级。在信息量日益增长的大数据时代，突破衍射极限、缩小信息点尺寸、提高单碟存储容量，长久以来一直都是光存储领域的追求。

1994年德国科学家Stefan W.Hell提出受激辐射损耗显微技术，首次证明在成像领域光学衍射极限能够被打破，并在2014年获得诺贝尔化学奖，经过20多年的发展，在显微成像、激光奈米直写等多个领域实现了光学超分辨成果，信息的超分辨写入已得到解决。

然而，发展可同步实现超分辨写、超分辨读、三度空间存储及长寿命介质，仍是10多年来光存储研究领域亟待解决的难题。

上海理工大学光子芯片研究院院长顾敏介绍，以深度学习模型ChatGPT为例，其背后的数据集，如总索引网页数量多达58亿，整个互联网的文本大小约为56Pb，如果用1TB容量的移动硬盘存储这些数据，用到的硬盘平铺开相当于一个标准田径场那么大。而此次科研团队开发的3D奈米光子存储可将存储空间节省至一台电脑大小，极大地降低了经济成本。

「我们解决了光存储领域信息写入和读出均受衍射极限限制的问题，实现了超分辨的记录，极大地提高了光存储的密度和容量。单碟的容量可达到1.6Pb，相当于1万张蓝光光盘，这是一个突破性的进展，为大数据存储提供了绿色节能长寿命的方案。」研究人员表示。

像激光直写、光学显微技术、光存储技术等，无一不被光学衍射极限所限制。2021年《科学》杂志发布的全世界最前沿的125个科学问题中，光学衍射极限高居物理领域首位，同时也是2024年《自然》最新发布的将在未来一年关注的7个技术领域之一。奈米光子存储技术的提出，不仅在光存储领域成功突破了光学衍射极限这一物理学难题，有助于中国在存储领域实现突破，未来也有望在航空航天、生物医学、卫星通信等领域大显身手。

未来，研究团队将加快原始创新和关键技术攻关，推动超大容量光存储的集成化和产业化进程，并拓展其在光显微成像、光显示、光信息处理等领域的交叉应用，产出更多创新成果。