我国科研团队实现Pb级纳米光子存储技术重大突破，数据存储能力或提升百倍

东方网记者范易成2月22日报道：手机视频、照片拍多了内存不够了，企业面对海量数据要建设大量机房用来存储……近年来，虽然依托存储技术的发展，电脑和手机的存储容量持续增长，但全球数据的总量也在飞速增长，预计到2025年，全球数据总量将由2018年的33 ZB增加到175 ZB（ZB即“泽字节”，1 ZB等于10亿TB，即太字节），人们期待着存储技术能获得新的突破。

近日，上海理工大学和中科院上海光学精密机械研究所的科研团队利用光存储技术提出了绿色、长寿命、大数据存储解决方案，研究成果以“Pb容量三维纳米光子存储”(A 3D nanoscale optical disk memory with petabit capacity)为题，发表在《自然》（Nature）正刊上。科研人员利用双光束技术突破光学衍射极限的限制，首次证实可以在三维空间实现多至百层的、超分辨尺寸下的信息点的写入和读出，单张盘容量可以高达Pb级，相当于至少一万张蓝光光盘的容量，数据存储能力对比现有技术或提升百倍。

Pb级光盘制备及读写方式示意图

上海理工大学光子芯片研究院院长、张江实验室光计算所所长顾敏院士，上海理工大学文静教授，上海光学精密机械研究所阮昊研究员为本论文的通讯作者。中科院上海光机所赵苗博士后和文静教授为并列第一作者。

据顾敏院士介绍，该Pb级海量三维纳米光子存储技术是划时代的技术。以深度学习模型GPT为例，其背后的数据集，如总索引网页数量多达58亿，整个互联网的文本大小约为56Pb，如果还是用1TB容量的移动硬盘去存储这些数据，平铺开来相当于一个标准田径场的面积。而此次科研团队开发的三维纳米光子存储可以将存储空间节省至一台电脑大小，极大地降低了经济成本。

此外，为了维持数据库严苛的运行环境，如恒温恒湿、防磁防尘，需要产生巨大的能耗。以2022年为例，我国数据中心总耗电量约2700亿千瓦时，超过2座三峡水电站的年发电量。尤其令人头疼的是，每隔3到10年还需要定期进行数据迁移，这样就存在数据被篡改或丢失的风险，且存储寿命短。此次科研团队开发的光子存储技术可以把耗能降低几个数量级，寿命可达50到100年。

这一颠覆性成果的提出源于团队突破了光学衍射极限的限制——像激光直写机、光学显微技术、光存储技术，无一不被光学衍射极限所限制。顾敏介绍，次发表在《自然》杂志上纳米光子存储技术的提出，不仅在光存储领域成功突破了光学衍射极限这一物理学难题，未来还将有助于我国在航空航天、生物医学、卫星通信等领域取得新的进展。

图片引自：《自然》（Nature）的“Pb容量三维纳米光子存储”(A 3D nanoscale optical disk memory with petabit capacity)论文

作者：范易成

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