Studie: Datenspeicher für die Zukunft?

Nach 13,8 Milliarden Jahren immer noch lesbar? Forschende haben ein verbessertes 5D-Speichermedium entwickelt.

Artikel veröffentlicht am 3. November 2021, 12:59 Uhr, Patrick Klapetz

Bereits bei früheren Verfahren konnte man die Bibel oder andere Werke auf dem 5D-Speicher ablegen. (Bild: Southampton Univerity)

Forschende haben einen optischen 5D-Speicher entworfen, der eine 10.000-mal höhere Datendichte als eine Blu-ray-Disc hat. Bisher waren solche Speicherelemente aber viel zu langsam. An der Universität Southampton in England hat man deswegen nun eine Technologie entwickelt, mit der man den Schreibprozess auf Glasplatten deutlich beschleunigen konnte. Die Zuverlässigkeit der Daten wurde dabei nicht beeinträchtigt.

Die Studie "High speed ultrafast laser anisotropic nanostructuring by energy deposition control via near-field enhancement" (deutsch: Anisotrope Hochgeschwindigkeits-Laser-Nanostrukturierung durch Energiedepositionskontrolle mittels Nahfeldverstärkung) wurde am 28. Oktober 2021 in der Fachzeitschrift Optica veröffentlicht.

Das Problem der jetzigen Datenspeicherung

Für den Mitautor der Studie und Doktorand an der Universität Southampton, Yuhao Lei, besteht eine der großen Herausforderungen unserer heutigen Zeit darin, dass "Einzelpersonen und Organisationen" immer größere Datenmengen generieren, "was zu einem dringenden Bedarf an effizienteren Formen der Datenspeicherung mit hoher Kapazität, geringem Energieverbrauch und langer Lebensdauer führt."

Jedoch wären die derzeitig genutzten Cloud-basierten Systeme eher für temporäre Daten konzipiert. Für die längerfristige Datenspeicherung in nationalen Archiven, Bibliotheken, Museen oder privaten Organisationen würde diese Methode aber nicht ausreichen.

Datenspeicherung auf einer 5D-Scheibe

Deswegen haben die Forschenden ein schnelles und energieeffizientes Laserschreibverfahren zur Herstellung von hochdichten Nanostrukturen in Quarzglas entwickelt. Dafür wurden drei Schichten von nanoskaligen Punkten in einer Glasscheibe verwendet. Ihre neue Methode umfasst drei räumliche (Ausrichtung, Position und Größe) und zwei optische Punkte. Daraus ergebe sich ein fünfdimensionaler Speicher, in dem die Daten codiert würden.

Mit dem neuen Ansatz können mehr als 100 Seiten Text pro Sekunde abgespeichert werden. Das entspreche ungefähr 230 KByte Daten, die mit einer Geschwindigkeit von 1.000.000 Voxeln pro Sekunde im 5D-Speicher abgelegt werden.

"Dieser neue Ansatz verbessert die Datenschreibgeschwindigkeit auf ein praktisches Niveau, so dass wir Dutzende von Gigabytes an Daten in einer angemessenen Zeit schreiben können", so Lei. Laut den Forschenden sei die 5D-Scheibe auch noch nach 13,8 Milliarden Jahren lesbar und könnte eine kurzfristige Erhitzung auf 1.000 Grad Celsius überstehen. Jedoch würde es die Forschenden verwundern, wenn nach 13,8 Milliarden Jahren noch jemand da wäre, der die Daten lesen könnte.

"Mit dem derzeitigen System sind wir in der Lage, Terabytes an Daten zu speichern, was zum Beispiel dazu genutzt werden könnte, Informationen aus der DNA einer Person zu erhalten", erklärt der Leiter des Forscherteams, Peter Kazansky. Nun arbeitet man daran, die Schreibgeschwindigkeit der Methode zu erhöhen und die Technologie auch außerhalb des Labors nutzbar zu machen.