Con el ritmo actual, la producción de datos digitales supera con creces la de las capacidades de almacenamiento, lo que requiere tomar decisiones, como no conservar cierta información o degradar la calidad de los datos registrados.
Para responder a esta aceleración de las necesidades de almacenamiento, investigadores de la Fujian Normal University en China han desarrollado un proceso original que aprovecha simultáneamente varias propiedades de la luz para grabar información en tres dimensiones. Este método permite alojar muchos más datos en un volumen equivalente a los procesos tradicionales, ofreciendo así una pista seria para satisfacer la demanda.
Representación de una página de datos almacenada en un material por holografía, utilizando simultáneamente la intensidad, la fase y la polarización de la luz.
Crédito: Xiaodi Tan, Fujian Normal University in China La mayoría de los sistemas actuales, como los discos duros, registran los datos en una superficie plana. La nueva técnica, en cambio, se basa en el principio de la holografía para inscribir la información en el espesor de un material. Mediante la superposición de varios patrones en un mismo volumen, este enfoque mejora sensiblemente la densidad de almacenamiento.
La idea de un almacenamiento holográfico no es nueva, pero la innovación reside aquí en el uso conjunto de tres propiedades de la luz para formar 'páginas' de información óptica.
La luz no es un simple flujo luminoso. Posee en particular una propiedad llamada polarización, que describe la dirección en la que vibra su onda. Los investigadores han logrado hacer de esta polarización un canal de información estable y fiable, además de las propiedades de intensidad y fase ya utilizadas.
Para lograrlo, aplicaron una técnica de modulación en tres dimensiones que permite a un solo dispositivo óptico controlar estos tres parámetros de manera simultánea y coordinada. La escritura es fiable y suficientemente rápida para la mayoría de las necesidades.
Sin embargo, la lectura de estos datos multidimensionales se había topado hasta ahora con una gran dificultad técnica. Los sensores estándar solo pueden medir directamente y en una lectura la intensidad de la luz, dejando la otra información inaccesible.
Para sortear este obstáculo, los científicos recurrieron a una red neuronal artificial. Después de un entrenamiento con imágenes de difracción, esta se volvió capaz de reconstruir la totalidad de las tres dimensiones a partir de simples mediciones de intensidad. Analiza las pequeñas sutilezas en los patrones para deducir la información faltante sobre la fase y la polarización en el registro.
Una vez validado el concepto mediante el experimento, los investigadores observaron que este enfoque conjunto aumentaba efectivamente la cantidad de información transportada por una sola página holográfica. La decodificación simultánea por la inteligencia artificial también acelera enormemente la lectura, ya que evita mediciones en varias etapas. Esta alianza entre la óptica y la IA permite así un almacenamiento a la vez denso con una lectura a la vez fiable y rápida.
Por el momento, esta tecnología permanece en la fase experimental. Se requieren varias mejoras antes de un eventual despliegue. Los científicos planean aumentar la resolución de los datos codificados y reforzar la robustez de los materiales de almacenamiento sensibles a la polarización.
El objetivo final es asociar este método con otras técnicas de multiplexación para registrar varias páginas de datos en paralelo, y así seguir ampliando los límites de capacidad.
Fuente: Optica