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Almacenamiento de datos ópticos 5D

El almacenamiento óptico de datos 5D (también conocido como cristal de memoria Superman , [1] una referencia a los cristales de memoria kriptonianos de la franquicia Superman ) es un vidrio nanoestructurado experimental para grabar permanentemente datos digitales utilizando un proceso de escritura láser de femtosegundos . [2] Los discos que utilizan esta tecnología podrían ser capaces de almacenar hasta 360 terabytes de datos [3] [4] (en el tamaño más grande, discos de 12 cm) 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 técnicas de almacenamiento óptico basadas en vidrio, esta última bajo el nombre de Proyecto Silica . [12] [13]

El término "cinco dimensiones" se debe a que, a diferencia de la marcación en la superficie de una hoja de papel o cinta magnética en dos dimensiones, este método de codificación utiliza dos dimensiones ópticas y tres coordenadas espaciales para escribir en todo el material, lo que sugiere el nombre de "cristal de datos en cinco dimensiones". No intervienen propiedades exóticas de dimensiones superiores . El tamaño, la orientación y la posición tridimensional de las nanoestructuras comprenden las denominadas cinco dimensiones. [3]

Diseño técnico

El concepto es almacenar datos ópticamente en materiales transparentes no fotosensibles como el cuarzo fundido , que tiene una alta estabilidad química. El registro de datos utilizando un láser de femtosegundos se propuso y demostró por primera vez en 1996. [1] [14] [15] El medio de almacenamiento consiste en 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 explotar sus propiedades plasmónicas . [1]

Según la Universidad de Southampton :

Los discos de cinco dimensiones tienen diminutos patrones impresos en tres capas dentro de los discos. Dependiendo del ángulo desde el que se los mire, estos patrones pueden verse completamente diferentes. Esto puede sonar a ciencia ficción, pero es básicamente una ilusión óptica muy elegante. En este caso, las cinco 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 cinco dimensiones significa que un disco tiene varias imágenes diferentes dependiendo del ángulo desde el que se lo mire y del aumento del microscopio utilizado para verlo. Básicamente, cada disco tiene múltiples capas de imágenes a nivel micro y macro. [16]

Los datos registrados se pueden leer con una combinación de un microscopio óptico y un polarizador. [17]

La técnica fue demostrada por primera vez en 2009 por investigadores de la Universidad Tecnológica de Swinburne [18] y en 2010 por el laboratorio de Kazuyuki Hirao en la Universidad de Kioto, [19] y desarrollada aún más por el grupo de investigación de Peter Kazansky en el Centro de Investigación de Optoelectrónica de la Universidad de Southampton . [20] [21] [22] [23] Los discos grabados desde entonces han sido probados durante 3100 horas a 100 °C y se ha demostrado que siguen funcionando "perfectamente" diez años después. [24]

Usos

En 2018, el profesor Peter Kazansky utilizó la tecnología para almacenar una copia de la trilogía de la Fundación de Isaac Asimov , que fue lanzada al espacio a bordo del Tesla Roadster de Elon Musk en asociación con la Arch Mission Foundation . [25]

En 2024, el grupo de Kazansky codificó el genoma humano de tres mil millones de caracteres y lo grabó en un disco 5D del tamaño de una moneda. [26] Incluye una clave visual que explica cómo usarlo, en homenaje a las placas Pioneer que se colocaron a bordo de las naves espaciales Pioneer 10 de 1972 y Pioneer 11 de 1973. Se almacena en el archivo de la Memoria de la Humanidad , ubicado en la mina de sal más antigua del mundo en Hallstatt, Austria . [26]

Véase también

Referencias

  1. ^ abc Kazansky, P.; et al. (11 de marzo de 2016). "Almacenamiento eterno de datos 5D mediante escritura láser ultrarrápida en vidrio". Sala de prensa de SPIE.
  2. ^ ""Cristais de memória do Superman "armazenam até 360TB por 1 millón de años". Tierra. 11 de noviembre de 2013 . Consultado el 1 de marzo de 2016 .
  3. ^ ab "El almacenamiento eterno de datos en 5D podría registrar la historia de la humanidad". Universidad de Southampton . 18 de febrero de 2016.
  4. ^ Huebler, Kevin (20 de febrero de 2016). "Superman Memory Crystal te permite almacenar 360 TB de datos". CNBC .
  5. ^ "La memoria óptica de vidrio de cuarzo nanoestructurado 5D podría proporcionar almacenamiento de datos 'ilimitado' durante un millón de años". kurzweilai.net. 10 de julio de 2013.
  6. ^ Borghino, Dario (11 de julio de 2013). «El «cristal de memoria de Superman» podría almacenar cientos de terabytes indefinidamente». New Atlas .
  7. ^ Mullen, Jethro (17 de febrero de 2016). "Los nuevos cristales 'Superman' pueden almacenar datos durante miles de millones de años". CNN-Tech .
  8. ^ Kazansky, Peter (11 de marzo de 2016). «Las nanoestructuras en el vidrio almacenarán datos durante miles de millones de años». Sala de prensa de SPIE . Consultado el 11 de marzo de 2016 .
  9. ^ "El cristal 5D 'Superman Memory' podría permitir el almacenamiento ilimitado de datos durante toda la vida". Universidad de Southampton . 9 de julio de 2013.
  10. ^ Zhang, Jingyu; Gecevičius, Mindaugas; Beresna, Martynas; Kazansky, Peter G. (2013). "Almacenamiento de datos 5D mediante nanoestructuración láser ultrarrápida en vidrio" (PDF) . CLEO: 2013 posfecha límite (PDF) . págs.CTh5D.9. doi :10.1364/CLEO_SI.2013.CTh5D.9. ISBN 978-1-55752-973-2. Archivado desde el original (PDF) el 6 de septiembre de 2014.
  11. ^ "Desarrollan nuevo vidrio nanoestructurado para imágenes y grabación". Phys.org. 15 de agosto de 2011.
  12. ^ "Proyecto Silica". Microsoft.
  13. ^ Welch, Chris (27 de septiembre de 2012). "Hitachi inventa un sistema de almacenamiento de vidrio de cuarzo capaz de preservar datos durante millones de años". The Verge .
  14. ^ Glezer, EN; Milosavljevic, M.; Huang, L.; Finlay, RJ; Her, T.-H.; Callan, JP; Mazur, E. (1996). "Almacenamiento óptico tridimensional dentro de materiales transparentes". Optics Letters . 21 (24): 2023–2025. Bibcode :1996OptL...21.2023G. doi :10.1364/OL.21.002023. ISSN  0146-9592. PMID  19881880.
  15. ^ Watanabe, Mitsuru; Juodkazis, Saulio; Sun, Hong-Bo; Matsuo, Shigeki; Misawa, Hiroaki; Miwa, Masafumi; Kaneko, Reizo (1999). "Transmisión y fotoluminiscencia de imágenes de memoria tridimensional en sílice vítrea". Letras de Física Aplicada . 74 (26): 3957–3959. Código bibliográfico : 1999ApPhL..74.3957W. doi :10.1063/1.124235. ISSN  0003-6951.
  16. ^ Youngblood, Tim (20 de febrero de 2016). "Almacenamiento de datos 5D: ¿cómo funciona y cuándo podemos usarlo?". All About Circuits . Consultado el 2 de septiembre de 2019 .
  17. ^ "La memoria óptica de 'Superman' vuela con Tesla en órbita". Óptica . 7 de febrero de 2018 . Consultado el 17 de febrero de 2018 .
  18. ^ Zijlstra, Peter; Chon, James WM; Gu, Min (mayo de 2009). "Grabación óptica en cinco dimensiones mediada por plasmones de superficie en nanobarras de oro". Nature . 459 (7245): 410–413. Bibcode :2009Natur.459..410Z. doi :10.1038/nature08053. ISSN  0028-0836. PMID  19458719.
  19. ^ Shimotsuma, Yasuhiko; Sakakura, Masaaki; Kazansky, Peter G.; Beresna, Martynas; Qiu, Jiarong; Miura, Kiyotaka; Hirao, Kazuyuki (2010). "Manipulación ultrarrápida de birrefringencia de formas autoensambladas en vidrio". Materiales Avanzados . 22 (36): 4039–4043. Código Bib : 2010AdM....22.4039S. doi : 10.1002/adma.201000921 . ISSN  0935-9648. PMID  20734374. S2CID  205237009.
  20. ^ Beresna, Martynas; Gecevičius, Mindaugas; Kazansky, Peter G.; Taylor, Thomas; Kavokin, Alexey V. (2012). "Autoorganización mediada por excitones en vidrio impulsada por pulsos de luz ultracortos" (PDF) . Applied Physics Letters . 101 (5): 053120. Bibcode :2012ApPhL.101e3120B. doi :10.1063/1.4742899. ISSN  0003-6951.
  21. ^ Zhang, Jingyu; Gecevičius, Mindaugas; Beresna, Martynas; Kazansky, Peter G. (2014). "Almacenamiento de datos de vida útil aparentemente ilimitado en vidrio nanoestructurado". Physical Review Letters . 112 (3): 033901. Bibcode :2014PhRvL.112c3901Z. doi :10.1103/PhysRevLett.112.033901. ISSN  0031-9007. PMID  24484138. S2CID  27040597.
  22. ^ Kazansky, Peter; Cerkauskaite, Ausra; Drevinskas, Rokas (junio de 2016). «La memoria óptica entra en el reino 5D». Physics World . Archivado desde el original el 22 de marzo de 2019. Consultado el 5 de febrero de 2018 .
  23. ^ Zhang, J.; Čerkauskaitė, A.; Drevinskas, R.; Patel, A.; Beresna, M.; Kazánsky, PG; Patel, A.; Beresna, M.; Kazansky, PG (4 de marzo de 2016). "Almacenamiento de datos 5D eterno mediante escritura láser ultrarrápida en vidrio". En Klotzbach, Udo; Washio, Kunihiko; Arnold, Craig B. (eds.). Micro y nanoprocesamiento basado en láser X. vol. 9736. págs. 97360U. doi :10.1117/12.2220600. ISSN  0277-786X. S2CID  123893150. {{cite book}}: |journal=ignorado ( ayuda )
  24. ^ Park, Chang-Hyun; Petit, Yannick (24 de noviembre de 2020). "Almacenamiento de datos ópticos en cinco dimensiones basado en la orientación de la elipse y la intensidad de la fluorescencia en un vidrio comercial sensibilizado con plata". Micromachines . 11 (12): 1026. doi : 10.3390/mi11121026 . PMC 7760589 . PMID  33255189. 
  25. ^ Szondy, David (13 de febrero de 2018). «Tesla Roadster lleva el clásico de ciencia ficción de Asimov a las estrellas». New Atlas . Consultado el 13 de febrero de 2018 .
  26. ^ ab "El genoma humano almacenado en un cristal de memoria 'eterna'". Universidad de Southampton . Septiembre de 2024 . Consultado el 19 de septiembre de 2024 .

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