記者 黃海華

  當(dāng)下，我們正處于大數(shù)據(jù)爆炸時代，各種數(shù)據(jù)呈指數(shù)級增長。如何存儲海量數(shù)據(jù)？

  近日，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所（以下簡稱“上海光機所”）與上海理工大學(xué)等合作，在國際上首次實現(xiàn)一張光盤達(dá)1.6Pb的超分辨三維數(shù)據(jù)存儲，是普通藍(lán)光光盤容量的1萬倍。這對于我國在信息存儲領(lǐng)域突破關(guān)鍵核心技術(shù)、實現(xiàn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。2月22日凌晨，相關(guān)研究成果發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》上。

  光存儲具有綠色節(jié)能、長期保存的特性，特別適合存儲訪問頻率低的冷數(shù)據(jù)，但光學(xué)衍射極限是該技術(shù)一直難以突破的瓶頸。衍射極限導(dǎo)致光盤上的信息點之間的距離（道間距）無法進(jìn)一步縮小，從而使得單盤容量難以突破500GB。在2021年國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》發(fā)布的全世界最前沿的125個科學(xué)問題中，衍射極限被列為物理學(xué)首要難題。

  “這件事實在是太難了!很多課題組都不愿意碰。也正是因為太難，早期有家合作的公司也撤資了，研究差點難以為繼。”論文通訊作者之一、上海光機所研究員阮昊告訴記者，幸虧這一前瞻性研究在論文的另一位通訊作者，中國工程院外籍院士、上海理工大學(xué)光子芯片研究院院長顧敏的大力推動下，得到了上海市科委和國家重點研發(fā)計劃等的支持。

  論文第一作者之一、上海光機所博士后趙苗坦言，當(dāng)連續(xù)做了三四年都沒有什么眉目時，他曾氣餒過，所幸導(dǎo)師阮昊一直鼓勵，此外還得到了上海理工大學(xué)教授文靜（論文并列第一作者及通訊作者之一）、中國科學(xué)院化學(xué)研究所研究員鐘羽武、華中科技大學(xué)教授甘棕松等多位老師的傾囊相授，也親身體驗到各個科研團(tuán)隊之間毫無保留的合作與共享。

  上海光機所既研究光讀寫技術(shù)，也研究存儲材料，這在國內(nèi)比較少見，是我國最重要的信息存儲材料與技術(shù)研究基地之一。研究團(tuán)隊利用國際首創(chuàng)的雙光束調(diào)控聚集誘導(dǎo)發(fā)光超分辨光存儲技術(shù)，找到了一種發(fā)光存儲新材料，從而在信息寫入和讀出上均突破了衍射極限的限制。

  七年磨一劍。如今，研究團(tuán)隊實現(xiàn)了信息點尺寸為54納米、道間距為70納米的超分辨數(shù)據(jù)存儲，并完成了多達(dá)100層的刻寫記錄，單個光盤等效容量約1.6Pb。經(jīng)老化加速測試，光盤介質(zhì)壽命大于40年，加速重復(fù)讀取后熒光對比度仍高達(dá)20.5：1。

  這樣的“超級光盤”長什么樣？僅僅20克，看上去透明輕薄。

  這是國際上首次實現(xiàn)Pb量級的超大容量光存儲，研究成果得到了論文審稿人的高度評價：“與現(xiàn)有其他技術(shù)相比，該技術(shù)在性能方面提供了最高的光存儲面密度”“研究成果可能會帶來數(shù)據(jù)中心檔案數(shù)據(jù)存儲的突破，解決大容量和節(jié)能的存儲技術(shù)難題”。

  采訪時，阮昊津津樂道一個故事：諾獎得主赫爾教授，后來與德國著名光學(xué)公司萊卡成立了合資公司，推動了超分辨光學(xué)顯微鏡的產(chǎn)業(yè)化，最貴的設(shè)備能賣到300萬歐元，在商業(yè)上取得了極大的成功。

  一張實現(xiàn)了超分辨三維數(shù)據(jù)存儲的光盤，相當(dāng)于一萬張普通藍(lán)光光盤，這意味著成本可以大大降低；即使刻寫了100層，信號也幾乎沒有衰減，原始誤碼率僅為0.33%，這意味著具有實用化的潛力；未來加保護(hù)層后，如今預(yù)計超過40年的光盤介質(zhì)，壽命還將延長。盡管光盤存儲市場沉寂多年，但此次被論文審稿人譽為“突破性創(chuàng)新”的研究進(jìn)展，是否也能復(fù)制赫爾的商業(yè)傳奇？

  據(jù)悉，上海光機所已經(jīng)申請了技術(shù)專利，研究團(tuán)隊正在考慮推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化，對于科技或風(fēng)投公司的合作都表示歡迎。