Shanghai Institute of Optics and Precision Machinery (SIPM) slær í gegn í rannsóknum á ofurupplausn 3D sjóngeymslu með ofurstærri afkastagetu

Nýlega hefur Shanghai Institute of Optical Precision Machinery (SIPM) í kínversku vísindaakademíunni (CAS), í samvinnu við Shanghai Institute of Technology (SIT) og aðrar rannsóknarstofnanir, gert bylting í ofurupplausn með ofurstærri afkastagetu. þrívíddar sjóngeymslurannsóknir. Rannsóknarteymið notaði alþjóðlega fyrsta tvígeisla-stýrða samsöfnunar-framkallaða luminescence ofurupplausn ljósgeymslutækni, í fyrsta skipti í upplýsingaritun og lestri út úr tilraunabyltingunni í sveigjumörkum markanna, framkvæmd punktstærðar af 54nm, 70nm bili á ofurupplausn gagnageymslunnar og kláraði 100-lagsfjöllaga skráningu, jafngilda afkastagetu eins disks upp að stigi Pb, bylting Kína á sviði upplýsinga geymsla á helstu kjarnatækni, og ná sjálfbærri þróun stafræns hagkerfis, hefur rannsóknarhópurinn náð framförum í rannsóknum á ofur-stórri getu ofurupplausnar þrívíddar sjóngeymslu. Það er mjög mikilvægt fyrir Kína að brjótast í gegnum helstu kjarnatækni á sviði upplýsingageymslu og átta sig á sjálfbærri þróun stafræns hagkerfis. Rannsóknarniðurstöðurnar voru birtar 22. febrúar 2024 í tímaritinu Nature. Fyrsti höfundur greinarinnar er Dr. Hao Ruan frá Shanghai Institute of Optical Machinery (SIOM), og samsvarandi höfundar eru Academician Min Gu, forstöðumaður Photonic Chip Research Institute of Shanghai Institute of Technology (SIT), og prófessor Jing Wen frá Shanghai Institute of Technology (SIT). Dr. Zhao Miao, nýdoktor við SIPM, og prófessor Wen Jing frá Shanghai Institute of Technology (SIT) eru sameiginlegir fyrstu höfundar greinarinnar.
Optísk geymslutækni hefur þá einstöku kosti að vera græn, orkusparandi, örugg og áreiðanleg, með líftíma upp á 50-100 ár, ​​sem hentar mjög vel fyrir langtíma geymslu á stórum gögnum með litlum tilkostnaði. Hins vegar, vegna takmörkunar á sveigjumörkum, er hámarksgeta hefðbundinna sjónrænna diska aðeins í stærðargráðunni eitt hundrað gígabæt (GB). Á tímum stórra gagna með auknu magni upplýsinga, að brjótast í gegnum dreifingarmörkin, minnka stærð upplýsingapunktsins og auka geymslurými eins disks hefur lengi verið stöðug leit á sviði sjóngeymslu.
Árið 1994 lagði þýski vísindamaðurinn prófessor Stefan W. Hell fram spennta geislunstapssmásjártækni, sem sannaði í fyrsta skipti að hægt er að brjóta ljósdreifingarmörkin, og hlaut Nóbelsverðlaunin í efnafræði árið 2014. Eftir meira en 20 ár af þróun, niðurstöður í ljósfræðilegri ofurupplausn hafa orðið að veruleika á mörgum sviðum eins og örmyndatöku, nanóbein leysir og svo framvegis, og búið er að leysa ritun upplýsinga með ofurupplausn. Hins vegar eru hefðbundin litarefni mjög næm fyrir flúrljómun í samsettu ástandi, sem leiðir til taps upplýsinga, og það er líka erfitt að eyðast með bakgrunnshávaða á nanóskala, sem leiðir til erfiðleika við að lesa út hið ofuruppleysta. upplýsingar, og byggir venjulega á útlestri rafeindasmásjárskönnunar, sem takmarkar beitingu ofurupplausnartækni á sviði sjóngeymslu. Þess vegna er þróun samstilltrar framkvæmdar á ofurupplausnarskrifum, ofurupplausnarlestri, þrívíddargeymslu og langlífismiðlum meira en 10 ár á sviði sjóngeymslurannsóknarvandamála sem þarf að leysa.
Á níunda áratugnum, Shanghai Institute of Optical Machinery Gan Fuxi fræðimaður var brautryðjandi í rannsóknum á stafrænu sjóndisksgeymslutækni Kína, rannsóknarteymið hefur verið að plægja inn á sviði sjóngeymslu. Að treysta á ríkan rannsóknargrundvöll og nýstárlegar tæknilausnir, byggðar á tvígeisla ofurupplausnartækni og samsöfnunarvöldum luminescence geymslumiðlum, í upplýsingaritun og lestri hafa brotist í gegnum dreifingarmörk mörkanna, framkvæmd punktstærðar. af 54 nm, vegabili 70 nm gagnageymslu með ofurupplausn, og lauk 100-lags fjöllaga skrá, jafngildi afkastagetu eins disks er um 1,6 Pb. Eftir hraðari prófanir á öldrun ljósdiska fjölmiðla líftíma í meira en 40 ár, hraðari endurtekinn lestur Meira en 40 ár, flýta endurtekinn lestur flúrljómun birtuskil er enn eins hátt og 20,5:1. Þetta er í fyrsta skipti í heiminum til að átta sig á Pb-stigi sjóngeymslu með ofurstærri afkastagetu, háa mati gagnrýnandans: "Þetta er byltingarkennd nýsköpun í Pb-stigi sjóngeymslutækni..." "Í samanburði við aðra núverandi tækni. , þessi tækni veitir hæsta sjónræna geymsluyfirborðsþéttleika með tilliti til frammistöðu...""Rannsóknarniðurstöðurnar geta leitt til byltingar í gagnageymslu gagnavera, leysa geymslutækni áskoranir um mikla afkastagetu og orkusparnað ...".
Allt frá ljóssmásjárskoðun til sjónrænnar geymslutækni er takmarkað af ljósdreifingarmörkum. Meðal 125 framsæknustu vísindavandamála í heiminum sem Science gaf út árið 2021 er það enn hærra að brjóta sveiflumörkin á sviði eðlisfræði. Vel heppnuð þróun þessa optíska disks með ofurupplausn brýtur í gegnum þetta eðlisfræðivandamál bæði í upplýsingaskrifum og lestri, sem hjálpar Kína að brjótast í gegnum helstu kjarnatækni á sviði geymslu og mun gegna stóru hlutverki í stafrænu hagkerfi stórgagna. mæta helstu þörfum á sviði upplýsingaiðnaðar.
Í framtíðinni mun rannsóknarteymið flýta fyrir upprunalegu nýsköpunar- og lykiltæknirannsóknum, stuðla að samþættingu og iðnvæðingu sjóngeymslu með ofurstórri getu og stækka krossnotkun sína á sviði sjón-örmyndagerðar, sjónskjás, sjónræns upplýsingavinnsla, til að framleiða fleiri og fleiri framúrskarandi nýstárlegar niðurstöður.
Rannsóknarvinnan hefur verið studd af helstu verkefnum Shanghai Science and Technology Commission og National Key R&D Program.

Mynd 1 Skýringarmynd af Pb-gráðu ljósdiska undirbúning og lestur/skrifa ham

Mynd 2 Niðurstöður skráningarupplýsinga í frábærri upplausn

Niðurstöður endurheimtar úr mynd 3 100-lagsupptöku og tvískráningarkóða

Mynd 4 Líkamleg mynd af sjóndiski