【科技前沿】

Pb級三維納米光子存儲技術問世

單(dan)張盤容量相當于至少(shao)一萬張藍(lan)光(guang)光(guang)盤

　　日報上海2月22日電（記者孟歆迪）“才拍了幾張照片，納米我的光存手機內存又滿了。”“我的儲技電腦硬盤空間滿了，又得去買外接硬盤了”……這些習以為常的術問世困擾背后，是納米人們越來越高的數據存儲需求。近日，光存上(shang)海(hai)理工大學(xue)顧敏院士團隊和中國科學(xue)院上(shang)海(hai)光(guang)(guang)學(xue)精(jing)密機(ji)械(xie)研究(jiu)所(suo)的(de)儲(chu)技(ji)團隊利用三維納(na)米光(guang)(guang)子存(cun)儲(chu)技(ji)術提出了綠色、長壽命、術問世大數據存(cun)儲(chu)解決方案(an)，納(na)米研究(jiu)成(cheng)果文章《Pb容(rong)量三維納(na)米光(guang)(guang)子存(cun)儲(chu)》發表在國際(ji)學(xue)術期刊《自(zi)然》雜(za)志上(shang)。光(guang)(guang)存(cun)

　　科研人員利用雙光束技術突破光學衍射極限的儲技限制，首次證實可以在三維空間實現多至百層的術問世、超分辨尺寸下的納米信息點的寫入和讀出，單張盤容量可以高達Pb級（1Pb等于128TB），光存相當于至少一萬張藍光光盤的儲技容(rong)量(liang)。也(ye)就是說，在這項技術的(de)推動下，存下全(quan)球(qiu)一年(nian)數(shu)據所需的(de)Pb級(ji)光盤的(de)數(shu)量(liang)相較于(yu)硬盤可以減(jian)少(shao)兩個數(shu)量(liang)級(ji)，達到“以一抵百(bai)”的(de)效果。

　　根據數據存儲專業機構出具的白皮書顯示，到2025年，全球數據總量將由2018年的33ZB增(zeng)加(jia)到(dao)175ZB（1ZB等于10億(yi)(yi)TB），如果用時下(xia)比(bi)較(jiao)主流的(de)1TB容(rong)量(liang)的(de)移(yi)動硬盤(pan)裝這(zhe)些數(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)，至少需(xu)要(yao)使用1750億(yi)(yi)個(ge)。這(zhe)不僅成本高昂，而且數(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)存(cun)儲(chu)的(de)壽命(ming)短。因此(ci)無論是(shi)個(ge)人(ren)日常所需(xu)，還是(shi)工農(nong)業生產(chan)，開發能夠容(rong)納海量(liang)數(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)且綠色(se)安全(quan)的(de)存(cun)儲(chu)技術迫(po)在眉(mei)睫。此(ci)外(wai)，為(wei)了維持數(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)庫嚴苛的(de)運行環境（如恒(heng)(heng)溫恒(heng)(heng)濕、防磁防塵）需(xu)要(yao)產(chan)生巨大的(de)能耗，以2022年(nian)為(wei)例(li)，我(wo)國數(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)中心總耗電(dian)量(liang)約2700億(yi)(yi)千(qian)瓦(wa)時，超過(guo)兩座三(san)峽(xia)水電(dian)站的(de)年(nian)發電(dian)量(liang)。尤其令(ling)人(ren)頭疼(teng)的(de)是(shi)，每(mei)隔3到(dao)10年(nian)還需(xu)要(yao)定期進行數(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)遷移(yi)，這(zhe)樣就(jiu)存(cun)在數(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)被篡(cuan)改或丟失的(de)風險。

　　此(ci)次科研(yan)團隊(dui)開(kai)發(fa)的(de)(de)三維(wei)納(na)米光子(zi)(zi)存(cun)儲技(ji)術可(ke)(ke)以(yi)把耗能降低(di)(di)幾個(ge)(ge)數(shu)量(liang)(liang)級，壽命可(ke)(ke)達(da)50年到100年。顧敏(min)介紹，該Pb級海量(liang)(liang)三維(wei)納(na)米光子(zi)(zi)存(cun)儲技(ji)術是劃(hua)時(shi)代的(de)(de)技(ji)術。以(yi)深度(du)學習模型GPT為例，其背后的(de)(de)數(shu)據集，如總索(suo)引網頁數(shu)量(liang)(liang)多(duo)達(da)58億個(ge)(ge)，整個(ge)(ge)互聯網的(de)(de)文(wen)本大小(xiao)約(yue)為56Pb，如果還(huan)是用(yong)1TB容量(liang)(liang)的(de)(de)移動硬盤(pan)去存(cun)儲這些數(shu)據，平鋪開(kai)來相(xiang)當于(yu)一(yi)個(ge)(ge)標準(zhun)田徑場的(de)(de)面(mian)積(ji)。而此(ci)次科研(yan)團隊(dui)開(kai)發(fa)的(de)(de)Pb級海量(liang)(liang)三維(wei)納(na)米光子(zi)(zi)存(cun)儲技(ji)術可(ke)(ke)以(yi)將存(cun)儲空間節省至一(yi)臺電腦(nao)大小(xiao)，極大地降低(di)(di)了經濟成本。

　　這一顛覆性(xing)成果的(de)(de)(de)提出源于團(tuan)隊(dui)突破(po)了(le)光(guang)(guang)學衍射極(ji)(ji)限的(de)(de)(de)限制——像(xiang)激(ji)光(guang)(guang)直寫機、光(guang)(guang)學顯微技術等(deng)，無(wu)一不被光(guang)(guang)學衍射極(ji)(ji)限所限制。2021年(nian)《科學》發(fa)布的(de)(de)(de)全世界最前(qian)沿的(de)(de)(de)125個科學問題中，光(guang)(guang)學衍射極(ji)(ji)限高居物理領(ling)域首(shou)位(wei)。同(tong)時，光(guang)(guang)學衍射極(ji)(ji)限也是2024年(nian)《自然》最新發(fa)布的(de)(de)(de)將在未來一年(nian)關注的(de)(de)(de)7個技術領(ling)域之(zhi)一。

　　據(ju)悉，此次成果不僅在(zai)光(guang)存(cun)儲(chu)領域成功突破(po)(po)了光(guang)學衍(yan)射極(ji)限這一物理(li)學難題(ti)，有(you)助于我國(guo)在(zai)存(cun)儲(chu)領域實現重大突破(po)(po)，也(ye)將在(zai)航(hang)空航(hang)天、生物醫學、衛(wei)星(xing)通信等領域大顯身(shen)手。

　　《日(ri)報》（2024年02月23日(ri)?08版）