Китайские ученые нашли способ использовать алмазы в качестве сверхплотного и долговечного носителя информации. Драгоценные камни способны хранить терабайты информации. А поскольку это один из самых прочных материалов на Земле, надежность хранения данных в них по сравнению с привычными носителями многократно выше.

Флешка, переливающаяся на солнце

Исследователи из расположенного в Хэфэе (Китай) Университета науки и технологий (University of Science and Technology) превратили алмаз в носитель информации со сверхвысокой плотностью записи, пишет The Register. В своем исследовании, посвященном этому изобретению, они написали, что в драгоценном камне можно хранить 1,85 ТБ информации на одном кубическом сантиметре. Притом это не теория – по их словам, им удалось добиться такой плотности и действительно поместить информацию в столь дорогую форму углерода.

Если рассматривать достижение именно с точки зрения плотности записи, то оно не такой уж и выдающееся – издание пишет, что современные жесткие диски могут хранить около 1 ТБ на одном кубическом сантиметре, так что разница хоть и почти двукратная, но все же не такая уж и большая.

Гораздо больший интерес вызывает надежность алмазных носителей. Ввиду того, что алмазы сами по себе являются одними из самых прочных материалов на планете, едва ли они выйдут из строя от простого падения с метровой высоты, как это делают жесткие диски. Также срок службы у алмазов явно выше, чем у жестких дисков. В журнале Nature Photonics, где вышла посвященная исследованию статья, говорится, что изобретение китайских ученых позволит хранить данные «миллионы лет» (millions of years).

Возможно, в будущем весь мир перейдет на алмазы для хранения данных. К тому же их уже научились синтезировать

Портал New Scientists приводит в сравнение алмазный диск и диск Blu-ray – последний при тех же габаритах имеет в 2000 раз более высокую плотность записи. Насколько он дороже, портал не уточняет.

Огонь, вода и медные трубы

Алмазы, в отличие от любой современной электроники, невосприимчивы к воздействию воды, да и высокие температуры (в пределах разумного) на них мало влияют. Авторы исследования утверждают, что записанная в драгоценном камне информация прекрасно сохранится, даже если на протяжении 100 лет непрерывно нагревать его до 200 градусов Цельсия.

При всем этом «бриллиантовая флешка» позволяет с высокой скоростью записывать в себя данные и столь же быстро копировать их обратно. По словам ученых, высокоскоростное считывание данных демонстрирует точность более 99%.

USB-порт не подойдет

Для записи и чтения данных с алмазного носителя применяются специализированные сверхбыстрые лазеры с длительностью импульсов на уровне 200 фемтосекунд (фс). При помощи лазерных импульсов осуществляется кодирование информации буквально в атомарной структуре драгоценного камня.

Лазеры выбивают атомы углерода из кристаллической решётки алмаза, оставляя вместо них так называемые «вакансии», то есть пустые места кристаллической структуре. Эти вакансии служат строительными блоками для хранения информации. Плотность этих вакансий в конкретной области определяет ее яркость, которая представляет различные значения данных. Тщательно контролируя структуру этих вакансий, исследователи смогли закодировать данные внутри алмаза.

Чтобы продемонстрировать возможности своей системы хранения алмазов, исследователи закодировали известную последовательность фотографий Эдварда Мейбриджа (Eadweard Muybridge, создатель первой в мире покадровой фотоработы – «Скачущие лошади», 1878 г.). Каждый кадр занимал пространство размером примерно 90х70 кв. микрон в алмазе. После этого ученые считали изображения из камня, сопоставив яркость каждого пикселя с уровнями яркости определенных участков внутри алмаза.

Еще слишком рано

В настоящее время разработанная китайскими специалистами технология хранения данных в алмазах очень далека от коммерциализации. Основная причина – дороговизна и громоздкость оборудования для чтения и записи, представляющая собой массив из различных устройств.

Однако исследователи с оптимизмом смотрят на то, что будущие достижения могут привести к миниатюризации технологии, сделав ее более доступной и недорогой. Авторы подчеркивают, что технология хранения на основе алмазов особенно привлекательна для организаций, которые отдают приоритет долгосрочному сохранению данных.

Первыми пользователями этой технологии могли бы стать государственные учреждения, научно-исследовательские институты и библиотеки, которые часто имеют дело с ценными историческими и научными данными.

Важно отметить, что китайцы не совершили прорыв. Ученые уже давно рассматривают алмазы в качестве устройств хранения данных – например, исследователи из Городского колледжа Нью-Йорка в 2016 г. заявили, что стали первой группой, продемонстрировавшей жизнеспособность использования алмаза в качестве платформы для сверхплотного хранения данных.

В России тоже ищут способы хранения информации в алмазах. В ноябре 2022 г. CNews писал, что ученые Физического института им. П. Н. Лебедева (ФИАН) РАН нашли способ записи и хранения информации на драгоценных камнях. Но пока что дальше экспериментов дело не идет.

Алмаз также изучается как материал для квантовых сетей различными ИТ-компаниями, например, Amazon Web Services. А японские ученые разглядели в алмазах полупроводники.

https://www.cnews.ru/news/top/2024-11-29_sozdan_kroshechnyj_nakopitel