纳米光子存储示意图。（上海理工大学供图）

    步入大数据时代，数据的存储成本和存储寿命备受关注。近日，上海理工大学和中国科学院上海光学精密机械研究所的团队，利用光存储技术提出了绿色、长寿命、大数据存储的解决方案，研究成果以“Pb容量三维纳米光子存储”为题，发表在《自然》上。学界认为，该成果的发布不仅突破了光学衍射极限这一物理学难题，也将助力我国在存储领域实现突破，并将在航空航天、生物医学、卫星通信等领域大显身手。
  根据专业机构出具的一份白皮书，到2025年，全球数据总量将由2018年的33ZB增加到175ZB。（注：ZB即“泽字节”，1ZB等于10亿TB，TB即“太字节”）。如果用时下比较主流的1TB容量的移动硬盘装这些数据，则至少需要使用1750亿个。不仅成本高昂，而且数据存储的寿命短。因此，当数据存储进入ZB级时代，无论是个人日常所需，还是工农业生产，开发能够容纳海量数据且绿色安全的存储技术迫在眉睫。    
  “此次的Pb级海量三维纳米光子存储技术，是划时代的技术。”论文通讯作者之一、上海理工大学光子芯片研究院院长、张江实验室光计算所所长顾敏院士介绍，这一颠覆性成果的提出源于团队突破了光学衍射极限的限制。    
  论文通讯作者之一、中国科学院上海光学精密机械研究所阮昊研究员进一步解释，此次发布的新型光盘存储技术，在信息写入和读出方面均突破了衍射极限的限制，实现了点尺寸为54纳米、道间距为70纳米的超分辨数据存储，并完成了100层的多层记录。   
  在这项技术的推动下，存下全球一年数据所需的Pb级光盘的数量相较于硬盘可以减少两个数量级，达到“以一抵百”的效果。顾敏认为，绿色海量光子存储的新纪元已经到来。以深度学习模型GPT为例，其背后的数据集，如总索引网页数量多达58亿，整个互联网的文本大小约为56Pb，如果还是用1TB容量的移动硬盘存储这些数据，平铺开来相当于一个标准田径场的面积。而此次科研团队开发的三维纳米光子存储可以将存储空间节省至一台电脑大小，极大地降低了经济成本。    
  此外，为了维持数据库严苛的运行环境，如恒温恒湿、防磁防尘等，需要产生巨大的能耗。以2022年为例，我国数据中心总耗电量约2700亿千瓦时，超过2座三峡水电站的年发电量。尤其令人头疼的是，每隔3年到10年还需要定期进行数据迁移，这样就存在数据被篡改或丢失的风险，且存储寿命短。此次科研团队开发的光子存储技术可以把耗能降低几个数量级，寿命可达50年到100年。

荐稿人：lry  2024-02-22  执行编辑：ych 2024-02-25  责任编辑：lxl 2024-02-26