著名科幻演义《三体》中，在地球行将烧毁、东说念主类也将隐匿的历史时分，东说念主们给我方暴戾的问题是“若何将信息保存10亿年，若何为我方写下长期的墓志铭？”演义中论证了纸张、U盘、光盘、硬盘等多样载体，齐不行撑过这样久的岁月，临了给出的谜底是“把大大的字刻在大大的石头上”。

千百年来，东说念主们尝试过多样各样保存信息的介质。关联词，永远如故要濒临一个问题： 若何找到一种介质，不错长久有用的保存信息？

中国科学技能大学物理学院中国科学院微不雅磁共振重心践诺室杜江峰院士、王亚指示和夏慷蔚指示团队在光学信息存储领域的最新询查效果，大致能指导新启发！

图1 光数据储存技能的关键主义对比

为什么是金刚石？

光学存储技能手脚连年来终了高密度存储的要紧发展旅途之一，主要通过精准制备纳米材料光源并调控光信号的强度、波长、偏振等多维度特质。关联词，纳米材料的褂讪性差、信息读写速率较慢、差错大以及高能耗等问题，不毛了光学存储技能从践诺室向骨子应用的摇荡。

图2 金刚石信息存储倡导图

因此，询查团队创造性地应用金刚石中一种可精准东说念主工制备的发光点颓势来处理上述问题（图2）。他们发现，金刚石中的原子表率弗兰克尔颓势具备褂讪的发光特质，并能精准制备可控调度其发光亮度来编码数据，成为理念念的信息存储单位。收成于金刚石材料的超高硬度（为当然界最鉴定材料之一）以偏激超卓的化学褂讪性（如抗酸碱腐蚀等），存储在金刚石光盘中的数据极为褂讪。通过高温测试并调解阿伦尼乌斯定律瞻望信息单位的褂讪性，即使在200℃高温环境下，金刚石中数据的存储寿命不错远超百年。同期，该存储无需任何珍贵（如温湿度截止等），不产生数据存储的能耗。

这种新式存储技能的高性能主义主要源自于两个关键技能。其一是一种原位、非挫折性和自动波前纠正技能，确保精准的4D写入；另一个是可用于快速数据读取的高保真宽视场显微镜并行读取和多平面成像技能。

（注：‌弗兰克尔颓势是晶体点颓势的一种，具体是指晶体结构中由于原子离开其格点位置干涉疏忽位置，从而在其原位置留住一个空位，酿成空位和疏忽原子的一双颓势。晶体颓势对材料性能会有不同进度的影响，如影响屈服强度、抗拉强度、塑韧性、电阻率、磁导率等。适量的某些点颓势不错增强半导体材料的导电性和发光材料的发光性，起到故意的作用。）

图3晶体中的种种点颓势（图源收集）

自动波前纠正技能

为了充分欣慰大界限三维数据存储的需求，自动波前纠正技能已经大势所趋。传统的数据写入决接应用自适合波前预抵偿来裁减像差，但以非自动的方法需要大齐的预校准。在该询查中，询查团队在焦点应用飞秒激光指引发光，建立了一种愈加适应的纠正神态。如图2所示。上革新发光强度的原位检测不错终了无损，并通过使用梯度下落算法最大化强度，在几秒钟内终了自动纠正，从而确保了高密度4D存储。除此以外，多路复用单个存储单位关于进一步擢升光学存储的容量也至关要紧。他们并莫得遴荐传统的波长、偏振抑或寿命复用，而是应用荧光强度的维度在单个存储单位上终了高保确凿三维信息复用。

图4 发光强度复用

三维多层显微镜并行读取技能

除了高保真地逐个写入和读取，多通说念并行性是终了高效数据浑沌量的要紧条目。在使用宽视场荧皎皎微镜的多通说念读取的基础上，询查团队应用三维多层显微镜进一步擢升金刚石读取通说念数目。通过使用多平面棱镜，能够对物体的不同层进行成像并同期读取。层间去噪后，不错一次归附一段三层数据，保真度达到99.45%，如图5所示。践诺收尾露馅，通过使用开端进的波束阵列，不错在1000个通说念并行写入高速数据存储。另外，金刚石优异的机械强度能够有用幸免传统光盘在高速旋转下的变形和开裂问题。

图5 多层数据存储和并行读取

该询查应用原子级晶格结构工程缱绻一种4D金刚石存储介质，有用欣慰了历久和高容量数据存储的要紧需求，为新一代光学存储技能拓荒了远景。

科学裁剪 | 张诗杰

裁剪 | 徐睿

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