記者 黃海華

  當(dāng)下，我們正處于大數(shù)據(jù)爆炸時(shí)代，各種數(shù)據(jù)呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。如何存儲(chǔ)海量數(shù)據(jù)？

  近日，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所（以下簡(jiǎn)稱“上海光機(jī)所”）與上海理工大學(xué)等合作，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)一張光盤達(dá)1.6Pb的超分辨三維數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，是普通藍(lán)光光盤容量的1萬(wàn)倍。這對(duì)于我國(guó)在信息存儲(chǔ)領(lǐng)域突破關(guān)鍵核心技術(shù)、實(shí)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(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》上。

  光存儲(chǔ)具有綠色節(jié)能、長(zhǎng)期保存的特性，特別適合存儲(chǔ)訪問(wèn)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(diǎn)之間的距離（道間距）無(wú)法進(jìn)一步縮小，從而使得單盤容量難以突破500GB。在2021年國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》發(fā)布的全世界最前沿的125個(gè)科學(xué)問(wèn)題中，衍射極限被列為物理學(xué)首要難題。

  “這件事實(shí)在是太難了!很多課題組都不愿意碰。也正是因?yàn)樘y，早期有家合作的公司也撤資了，研究差點(diǎn)難以為繼。”論文通訊作者之一、上海光機(jī)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(guó)工程院外籍院士、上海理工大學(xué)光子芯片研究院院長(zhǎng)顧敏的大力推動(dòng)下，得到了上海市科委和國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等的支持。

  論文第一作者之一、上海光機(jī)所博士后趙苗坦言，當(dāng)連續(xù)做了三四年都沒(méi)有什么眉目時(shí)，他曾氣餒過(guò)，所幸導(dǎo)師阮昊一直鼓勵(lì)，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(guó)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(yàn)到各個(gè)科研團(tuán)隊(duì)之間毫無(wú)保留的合作與共享。

  上海光機(jī)所既研究光讀寫技術(shù)，也研究存儲(chǔ)材料，這在國(guó)內(nèi)比較少見(jiàn)，是我國(guó)最重要的信息存儲(chǔ)材料與技術(shù)研究基地之一。研究團(tuán)隊(duì)利用國(guó)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(chǔ)技術(shù)，找到了一種發(fā)光存儲(chǔ)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(duì)實(shí)現(xiàn)了信息點(diǎn)尺寸為54納米、道間距為70納米的超分辨數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并完成了多達(dá)100層的刻寫記錄，單個(gè)光盤等效容量約1.6Pb。經(jīng)老化加速測(cè)試，光盤介質(zhì)壽命大于40年，加速重復(fù)讀取后熒光對(duì)比度仍高達(dá)20.5：1。

  這樣的“超級(jí)光盤”長(zhǎng)什么樣？?jī)H僅20克，看上去透明輕薄。

  這是國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)Pb量級(jí)的超大容量光存儲(chǔ)，研究成果得到了論文審稿人的高度評(píng)價(jià)：“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(chǔ)面密度”“研究成果可能會(huì)帶來(lái)數(shù)據(jù)中心檔案數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的突破，解決大容量和節(jié)能的存儲(chǔ)技術(shù)難題”。

  采訪時(shí)，阮昊津津樂(lè)道一個(gè)故事：諾獎(jiǎng)得主赫爾教授，后來(lái)與德國(guó)著名光學(xué)公司萊卡成立了合資公司，推動(dòng)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(wàn)歐元，在商業(yè)上取得了極大的成功。

  一張實(shí)現(xiàn)了超分辨三維數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的光盤，相當(dāng)于一萬(wàn)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(hào)也幾乎沒(méi)有衰減，原始誤碼率僅為0.33%，這意味著具有實(shí)用化的潛力；未來(lái)加保護(hù)層后，如今預(yù)計(jì)超過(guò)40年的光盤介質(zhì)，壽命還將延長(zhǎng)。盡管光盤存儲(chǔ)市場(chǎng)沉寂多年，但此次被論文審稿人譽(yù)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(jī)所已經(jīng)申請(qǐng)了技術(shù)專利，研究團(tuán)隊(duì)正在考慮推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化，對(duì)于科技或風(fēng)投公司的合作都表示歡迎。