上證報中國(guó)證券網訊（記者 劉怡鶴）近日，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所（以下簡稱“上海光機所”）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研究中取得突破性進(jìn)展，在國(guó)際上首次實現Pb量級的超大容量光存儲。相關研究成(chéng)果于2024年2月22日發(fā)表于《自然》（Nature）雜志。

研究成(chéng)果的通訊作者之一上海光機所研究員阮昊接受記者采訪表示，如果後(hòu)續産業界投入充足的話，這(zhè)項技術預計五到十年左右能(néng)走向(xiàng)産業化，成(chéng)爲大數據長(cháng)期存儲的首選。特别是随著(zhe)人工智能(néng)時(shí)代的來臨，需要大量數據存下來用于訓練，數據存儲將(jiāng)是一個爆炸性增長(cháng)的市場。

成(chéng)果將(jiāng)面(miàn)向(xiàng)數據存儲市場

研究團隊利用國(guó)際首創的雙光束調控聚集誘導發(fā)光超分辨光存儲技術，實驗上首次在信息寫入和讀出均突破了衍射極限的限制，實現了點尺寸爲54nm、道(dào)間距爲70nm的超分辨數據存儲，并完成(chéng)了100層的多層記錄，單盤等效容量達Pb量級，對(duì)于我國(guó)在信息存儲領域突破關鍵核心技術、實現數字經(jīng)濟的可持續發(fā)展具有重大意義。

相關研究成(chéng)果于2024年2月22日發(fā)表于《自然》（Nature）雜志。論文第一作者單位爲上海光機所，通訊作者爲上海光機所阮昊研究員，上海理工大學(xué)光子芯片研究院院長(cháng)、中國(guó)工程院外籍院士顧敏和上海理工大學(xué)教授文靜。上海光機所博士後(hòu)趙苗和上海理工大學(xué)教授文靜爲并列第一作者。

光存儲技術具有綠色節能(néng)、安全可靠、壽命長(cháng)達50到100年的獨特優勢，非常适合長(cháng)期低成(chéng)本存儲海量數據，然而受到衍射極限的限制，傳統商用光盤的最大容量僅在百GB量級。在信息量日益增長(cháng)的大數據時(shí)代，突破衍射極限、縮小信息點尺寸、提高單盤存儲容量長(cháng)久以來一直都(dōu)是光存儲領域的不懈追求。

據中國(guó)信息通信研究院發(fā)布的《全球數字經(jīng)濟白皮書（2023年）》，主要國(guó)家數字經(jīng)濟發(fā)展持續提速。

阮昊接受上證報記者采訪時(shí)說(shuō)：“數據存儲是數字經(jīng)濟的基石之一。80%的數據都(dōu)需長(cháng)期、綠色、安全保存，我們的技術可能(néng)是大數據長(cháng)期存儲的首選，具有廣闊的應用前景。特别是随著(zhe)人工智能(néng)時(shí)代的來臨，需要很多數據存下來用于訓練，數據存儲將(jiāng)是一個爆炸性增長(cháng)的市場。假如産業投入充足的話，樂觀估計，該技術有可能(néng)5年走向(xiàng)産業化。”

研究成(chéng)果獲《自然》審稿人高度評價

從光學(xué)顯微技術到光存儲技術，都(dōu)被(bèi)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個科學(xué)問題中，突破衍射極限限制在物理領域高居首位。

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，首次在成(chéng)像領域證明了光學(xué)衍射極限能(néng)夠被(bèi)打破，并在2014年獲得諾貝爾化學(xué)獎，經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，在顯微成(chéng)像、激光納米光刻等多個領域實現了光學(xué)超分辨成(chéng)果，信息的超分辨寫入已經(jīng)得到了解決。

然而傳統染料在聚集狀态下極易發(fā)生熒光猝滅，造成(chéng)信息的丢失，在納米尺度下還(hái)存在被(bèi)背景噪聲湮沒(méi)的難題，導緻超分辨的信息難以讀出，通常依賴電鏡掃描的讀出方式，限制了超分辨技術在光存儲領域中的應用。因此，發(fā)展可同步實現超分辨寫、超分辨讀、三維存儲及長(cháng)壽命介質是10多年來光存儲研究領域亟待解決的難題。

自上世紀八十年代，中國(guó)科學(xué)院上海光機所幹福熹院士開(kāi)創了我國(guó)數字光盤存儲技術的研究，研究團隊一直深耕光存儲領域。在本次突破性進(jìn)展中，研究團隊依托豐厚的研究基礎和創新技術方案，基于雙光束超分辨技術及聚集誘導發(fā)光存儲介質，在信息寫入和讀出均突破了衍射極限的限制，實現了點尺寸爲54nm、道(dào)間距爲70nm的超分辨數據存儲，并完成(chéng)了100層的多層記錄，單盤等效容量約1.6 Pb。經(jīng)老化加速測試，光盤介質壽命大于40年，加速重複讀取後(hòu)熒光對(duì)比度仍高達20.5：1，這(zhè)是國(guó)際上首次實現Pb量級的超大容量光存儲。

《自然》審稿人高度評價說(shuō)，這(zhè)是一種(zhǒng)具有突破性創新的Pb級光存儲技術。該工作可能(néng)會(huì)帶來數據中心檔案數據存儲的突破，解決了大容量和節能(néng)的存儲技術難題。與現有其他技術相比，該技術在性能(néng)方面(miàn)提供了最高的光存儲面(miàn)密度。研究成(chéng)果可能(néng)會(huì)帶來數據中心檔案數據存儲的突破，解決大容量和節能(néng)的存儲技術難題。

據介紹，未來，研究團隊將(jiāng)加快原始創新和關鍵技術攻關，推動超大容量光存儲的集成(chéng)化和産業化進(jìn)程，并拓展其在光顯微成(chéng)像、光顯示、光信息處理等領域的交叉應用，産出更多更優秀的創新成(chéng)果。