Срок хранения информации, записанной на наилучшие образцы современных CD- и DVD-дисков, составляет максимум несколько десятилетий, после этого срока материал диска неизбежно начинает распадаться, что приводит к искажению и утрате информации. Исследователи из разных уголков земного шара постоянно работают над поиском технологий, способных продлить сроки хранения информации, но максимальный срок, которого удалось добиться до последнего времени, составляет около 100 лет. И недавно одной группе исследователей удалось разработать и продемонстрировать еще одну новую технологию оптической записи информации, которая может обеспечить сохранность данных при комнатной температуре в течение 3х10²⁰ лет, срока, сопоставимого со временем существования Вселенной.

«После изобретения и начала распространения Интернета каждый год количество информации, которой оперируют люди, неуклонно возрастает» – пишут Джингю Занг (Jingyu Zhang), Мартинас Бярясна (Martynas Beresna), и Питер Г. Кэзэнский (Peter G. Kazansky), исследователи из университета Саутгемптона в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, – «Не все эти данные, но их значительная часть, которая включает правительственные базы данных, базы данных научных исследований и военные данные требуют технологий длительного надежного хранения. На рынке уже присутствуют некоторые такие технологии, к примеру, диски M-disc, а новые диски, разработанные компанией Hitachi, могут обеспечить сохранность данных в течение миллиона лет. Мы надеемся нашей разработкой поставить окончательную точку, которая имеет шанс стать единым стандартом для длительного архивирования важных данных».

Ученые объясняют, что

существует обратная пропорция между сроком сохранности информации и плотностью записи информации. Первые сообщения, содержащие очень мало информации, вырубленные на камне доисторическими людьми, сохранились практически неизменными до настоящего времени, но огромные массивы информации, записанные учеными IBM в отдельные атомы, хранятся всего 10 пикосекунд при комнатной температуре.

Новая система оптической записи обеспечивает одновременно высокое значение плотности записи информации и длительный срок ее сохранности. Для записи информации используются фемтосекундные (10^-15 сек) импульсы лазерного света, сфокусированные в объеме кварцевого носителя. Эти импульсы создают «наногравировку» – крошечные точки в кварце, каждая из которых заключает в себе по три бита информации. Такое стало возможным благодаря трехуровневому кодированию информации, которая включает в себя интенсивность и поляризацию света в трех кварцевых слоях.

При помощи такой технологии кварцевый диск стандартного размера сможет вместить сотни терабайт информации, что эквивалентно DVD-диску, имеющему тысячу информационных слоев.

Рис. 1.

Для того, чтобы проверить длительность хранения, исследователи подвергли кварцевый носитель воздействию процесса ускоренного старения при высокой температуре. Было замечено, что основным механизмом, определяющим уровень порчи информации, является искажение нанопромежутков, разделяющих точки, хранящие информацию. Деформация нанопромежутков приводит к слиянию соседних наноточек и записанной в них информации, что делает невозможным процесс считывания.

Используя собранные экспериментальные данные, исследователи вычислили, что

время распада нанопромежутков и, следовательно, время достоверного хранения данных при комнатной температуре составляет 3х10²⁰ лет. И, даже при повышенной температуре в 189 градусов по шкале Цельсия экстраполируемое время деформации промежутков равно приблизительно 13.8 миллиарда лет, что сопоставимо со временем существования Вселенной.

Следует отметить, что данный метод является не единственным подобным методом, обещающим практически неограниченный срок хранения. Но все ранее разработанные методы демонстрируют крайне низкую скорость записи информации, что делает их нежизнеспособными с точки зрения применения в реальном мире. Разрабатывая новую технологию, исследователям при помощи некоторых уловок удалось увеличить скорость записи на два порядка, а самой главной такой уловкой стала новая технология электрического управления поляризацией лазерного света, позволившая избавиться от самого «слабого звена», от вращающихся поляризационных пластин.

В ближайшем будущем исследователи собираются произвести дальнейшие усовершенствования разработанной ими системы. В первую очередь будет увеличено число дискрет поляризации и интенсивности света, что позволит увеличить количество бит данных, хранимых в одной точке кварцевого носителя. Также исследователи при помощи увеличения мощности лазера и ряда других дополнительных мер планируют увеличить скорость записи информации, которая составляет сейчас всего 6 килобайт в секунду и будет составлять в будущем около 120 мбит/сек.