新的光存储技术突破可能让光盘介质王者归来

在新的数字时代，CD和DVD已成为过时的东西，取而代之的是流媒体和云存储的普及。不过，科学家们认为，他们可能已经找到了让光盘存储设备重新崛起的方法--通过大规模升级，数据密度将大幅提高。

芝加哥大学和阿贡国家实验室的研究人员开发出了一种新型光学存储器，它通过将嵌入固体材料中的稀土元素原子发出的光传输到附近的量子缺陷来存储数据。他们的研究成果发表在《物理评论研究》上。

研究人员希望解决的问题是标准CD和DVD中光的衍射极限。目前的光存储对数据密度有硬性限制，因为每个比特都不能小于读/写激光的波长。

研究人员建议在材料中加入稀土发射器，如氧化镁（MgO）晶体，从而绕过这一限制。这种技巧被称为波长复用，即让每个发射器使用略微不同的光波长。根据他们的理论，这样就可以在相同的存储空间内容纳更多的数据。

研究人员首先要解决物理问题，并模拟所有要求，以建立概念验证。他们模拟了一种充满稀土原子的理论固体材料，这种材料能够吸收并重新发射光线。然后，模型显示了附近的量子缺陷如何捕获和储存返回的光。

其中一个基本发现是，当缺陷从附近的原子中吸收窄波长能量时，它不仅会被激发，其自旋状态还会发生翻转。一旦发生翻转，几乎不可能恢复，这意味着这些缺陷可以合法地长时间存储数据。

虽然这是充满希望的第一步，但仍有一些关键问题需要解答。例如，验证这些激发态能持续多长时间至关重要。关于容量估计的细节也不多--科学家们一直宣称可以实现"超高密度"，但没有提供任何与当前光盘容量相对应的预测。不过，尽管还存在一些障碍，研究人员仍对其充满信心，称其迈出了"巨大的第一步"。

当然，将这一切转化为实际的商业存储产品可能还需要数年的研发。