上證報(bào)中國(guó)證券網(wǎng)訊（記者 劉怡鶴）近日，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所（以下簡(jiǎn)稱“上海光機(jī)所”）與上海理工大學(xué)等科研單位合作，在超大容量超分辨三維光存儲(chǔ)研究中取得突破性進(jìn)展，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)Pb量級(jí)的超大容量光存儲(chǔ)。相關(guān)研究成果于2024年2月22日發(fā)表于《自然》（Nature）雜志。

研究成果的通訊作者之一上海光機(jī)所研究員阮昊接受記者采訪表示，如果后續(xù)產(chǎn)業(yè)界投入充足的話，這項(xiàng)技術(shù)預(yù)計(jì)五到十年左右能走向產(chǎn)業(yè)化，成為大數(shù)據(jù)長(zhǎng)期存儲(chǔ)的首選。特別是隨著人工智能時(shí)代的來(lái)臨，需要大量數(shù)據(jù)存下來(lái)用于訓(xùn)練，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)將是一個(gè)爆炸性增長(zhǎng)的市場(chǎng)。

成果將面向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)市場(chǎng)

研究團(tuán)隊(duì)利用國(guó)際首創(chuàng)的雙光束調(diào)控聚集誘導(dǎo)發(fā)光超分辨光存儲(chǔ)技術(shù)，實(shí)驗(yàn)上首次在信息寫入和讀出均突破了衍射極限的限制，實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)尺寸為54nm、道間距為70nm的超分辨數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并完成了100層的多層記錄，單盤等效容量達(dá)Pb量級(jí)，對(duì)于我國(guó)在信息存儲(chǔ)領(lǐng)域突破關(guān)鍵核心技術(shù)、實(shí)現(xiàn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。

相關(guān)研究成果于2024年2月22日發(fā)表于《自然》（Nature）雜志。論文第一作者單位為上海光機(jī)所，通訊作者為上海光機(jī)所阮昊研究員，上海理工大學(xué)光子芯片研究院院長(zhǎng)、中國(guó)工程院外籍院士顧敏和上海理工大學(xué)教授文靜。上海光機(jī)所博士后趙苗和上海理工大學(xué)教授文靜為并列第一作者。

光存儲(chǔ)技術(shù)具有綠色節(jié)能、安全可靠、壽命長(zhǎng)達(dá)50到100年的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，非常適合長(zhǎng)期低成本存儲(chǔ)海量數(shù)據(jù)，然而受到衍射極限的限制，傳統(tǒng)商用光盤的最大容量?jī)H在百GB量級(jí)。在信息量日益增長(zhǎng)的大數(shù)據(jù)時(shí)代，突破衍射極限、縮小信息點(diǎn)尺寸、提高單盤存儲(chǔ)容量長(zhǎng)久以來(lái)一直都是光存儲(chǔ)領(lǐng)域的不懈追求。

據(jù)中國(guó)信息通信研究院發(fā)布的《全球數(shù)字經(jīng)濟(jì)白皮書（2023年）》，主要國(guó)家數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展持續(xù)提速。

阮昊接受上證報(bào)記者采訪時(shí)說(shuō)：“數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是數(shù)字經(jīng)濟(jì)的基石之一。80%的數(shù)據(jù)都需長(zhǎng)期、綠色、安全保存，我們的技術(shù)可能是大數(shù)據(jù)長(zhǎng)期存儲(chǔ)的首選，具有廣闊的應(yīng)用前景。特別是隨著人工智能時(shí)代的來(lái)臨，需要很多數(shù)據(jù)存下來(lái)用于訓(xùn)練，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)將是一個(gè)爆炸性增長(zhǎng)的市場(chǎng)。假如產(chǎn)業(yè)投入充足的話，樂(lè)觀估計(jì)，該技術(shù)有可能5年走向產(chǎn)業(yè)化?！?/span>

研究成果獲《自然》審稿人高度評(píng)價(jià)

從光學(xué)顯微技術(shù)到光存儲(chǔ)技術(shù)，都被光學(xué)衍射極限所限制。在2021年Science發(fā)布的全世界最前沿的125個(gè)科學(xué)問(wèn)題中，突破衍射極限限制在物理領(lǐng)域高居首位。

1994年德國(guó)科學(xué)家Stefan W. Hell教授提出受激輻射損耗顯微技術(shù)，首次在成像領(lǐng)域證明了光學(xué)衍射極限能夠被打破，并在2014年獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，在顯微成像、激光納米光刻等多個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了光學(xué)超分辨成果，信息的超分辨寫入已經(jīng)得到了解決。

然而傳統(tǒng)染料在聚集狀態(tài)下極易發(fā)生熒光猝滅，造成信息的丟失，在納米尺度下還存在被背景噪聲湮沒(méi)的難題，導(dǎo)致超分辨的信息難以讀出，通常依賴電鏡掃描的讀出方式，限制了超分辨技術(shù)在光存儲(chǔ)領(lǐng)域中的應(yīng)用。因此，發(fā)展可同步實(shí)現(xiàn)超分辨寫、超分辨讀、三維存儲(chǔ)及長(zhǎng)壽命介質(zhì)是10多年來(lái)光存儲(chǔ)研究領(lǐng)域亟待解決的難題。

自上世紀(jì)八十年代，中國(guó)科學(xué)院上海光機(jī)所干福熹院士開創(chuàng)了我國(guó)數(shù)字光盤存儲(chǔ)技術(shù)的研究，研究團(tuán)隊(duì)一直深耕光存儲(chǔ)領(lǐng)域。在本次突破性進(jìn)展中，研究團(tuán)隊(duì)依托豐厚的研究基礎(chǔ)和創(chuàng)新技術(shù)方案，基于雙光束超分辨技術(shù)及聚集誘導(dǎo)發(fā)光存儲(chǔ)介質(zhì)，在信息寫入和讀出均突破了衍射極限的限制，實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)尺寸為54nm、道間距為70nm的超分辨數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并完成了100層的多層記錄，單盤等效容量約1.6 Pb。經(jīng)老化加速測(cè)試，光盤介質(zhì)壽命大于40年，加速重復(fù)讀取后熒光對(duì)比度仍高達(dá)20.5：1，這是國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)Pb量級(jí)的超大容量光存儲(chǔ)。

《自然》審稿人高度評(píng)價(jià)說(shuō)，這是一種具有突破性創(chuàng)新的Pb級(jí)光存儲(chǔ)技術(shù)。該工作可能會(huì)帶來(lái)數(shù)據(jù)中心檔案數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的突破，解決了大容量和節(jié)能的存儲(chǔ)技術(shù)難題。與現(xiàn)有其他技術(shù)相比，該技術(shù)在性能方面提供了最高的光存儲(chǔ)面密度。研究成果可能會(huì)帶來(lái)數(shù)據(jù)中心檔案數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的突破，解決大容量和節(jié)能的存儲(chǔ)技術(shù)難題。

據(jù)介紹，未來(lái)，研究團(tuán)隊(duì)將加快原始創(chuàng)新和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，推動(dòng)超大容量光存儲(chǔ)的集成化和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，并拓展其在光顯微成像、光顯示、光信息處理等領(lǐng)域的交叉應(yīng)用，產(chǎn)出更多更優(yōu)秀的創(chuàng)新成果。