【導語】中科院在超大容量超分辨三維光存儲領域取得重大突破，該成果被兩院院士評選為2024年中國十大科技進展新聞。文靜研究員接受了采訪，詳細解析了光存儲的工作原理、納米光存儲的優勢與挑戰，以及光存儲與硬盤存儲的未來展望。這一突破性技術有望為數據存儲領域帶來革命性變革。

中科院在超大容量超分辨三維光存儲研究中取得突破性進展，被兩院院士評選為2024年中國十大科技進展新聞。采訪(fǎng)到(dào)了(le)文靜(jìng)研(yán)究(jiū)員(yuán)，以(yǐ)下(xià)為(wèi)采訪(fǎng)實(shí)錄(lù)：

1.光(guāng)存(cún)儲(chǔ)是(shì)如(rú)何(hé)實(shí)現(xiàn)的(de)？

光(guāng)盤(pán)呢(ne)，如(rú)果(guǒ)我(wǒ)們(men)用(yòng)顯(xiǎn)微(wēi)鏡(jìng)去(qù)觀(guān)察(chá)光(guāng)盤(pán)的(de)表(biǎo)麵(miàn)，你(nǐ)會(huì)發(fā)現(xiàn)有(yǒu)很(hěn)多(duō)坑(kēng)。

然(rán)後(hòu)光(guāng)盤(pán)寫(xiě)入(rù)的過程，是用激光和盤麵的材料相互作用，然後燒灼出這些坑，然後這是一個寫入的過程。

那麽光盤的容量是由這些坑的大小來決定，坑越小的話它的容量就越大越(yuè)高(gāo)。

普(pǔ)通(tōng)的(de)光(guāng)存(cún)儲(chǔ)比(bǐ)如(rú)說(shuō)DVD藍(lán)光(guāng)的(de)話(huà)，它(tā)寫(xiě)入(rù)的(de)時(shí)候(hou)是(shì)通(tōng)過(guò)一(yī)束(shù)激(jī)光(guāng)，和(hé)我(wǒ)們(men)盤(pán)麵(miàn)的(de)材(cái)料(liào)相(xiāng)互(hù)作(zuò)用(yòng)，然(rán)後(hòu)去(qù)打(dǎ)坑(kēng)，就(jiù)是(shì)光(guāng)照(zhào)過(guò)來(lái)就(jiù)是(shì)一(yī)個(gè)坑(kēng)，然(rán)後(hòu)相(xiāng)當(dāng)於(yú)信息點寫入了。

最後讀出來的時候，也是用激光照射到這個盤麵上，然後根據照射到這個坑反射過來的光的強度，來判斷到底是有信息進去還是沒有信息進去，就是根據這個原理再讀出來。

這是一個普通光盤的寫入和讀出的原理。

2.那麽納米光存儲相較普通的光存儲，有何不同之處？

納米光子存儲的話，主要體現在糖心免费视频信息點的大小。

糖心免费视频這個盤麵上如果信息點的大小越小的話，相當於整個盤麵它就能容得下更多的點，這樣就代表了糖心免费视频存儲的容量。所以糖心免费视频納米光子存儲單點的，就是每一個信息點的寫入尺寸可以到54納米，這個是突破了糖心免费视频一個物理學上的，光學的衍射極限的限製。所以大容量是指，就是說糖心免费视频把這個點的大小縮得越小的話，那麽整個盤麵它的容量就越大。

糖心免费视频跟普通的光盤還不太一樣，普通的光盤是有一些坑，然後它是實現不了多層的，頂多它目前的商用的藍光，新一代的藍光，它最多能實現單麵的3到5層，這是最新的一個公司裏麵的技術。

糖心免费视频這個光盤它是一種透明的材質，意味著光可以滲透到盤麵的材料裏麵很深的地方，所以糖心免费视频可以做到多層，就是多到糖心免费视频實際上驗證的是100層。

3.進行多層讀寫的話，不會產生混淆嗎？

不會，糖心免费视频會有一些光機電的控製，就是說光和材料它是有位移的，就是用光機電係統去控製它，所以可以做到多層。

包括普通的光盤裏麵DVD藍光，它裏麵是有伺服係統，也就是說它有光機電係統去控製，激光頭和材料之間的間距，距離來控製它到底，這個信息點寫(xiě)在(zài)了(le)盤(pán)麵(miàn)的(de)，到(dào)底(dǐ)是(shì)哪(nǎ)個(gè)地(de)方(fāng)，是(shì)這(zhè)樣(yàng)的(de)。

所(suǒ)以(yǐ)它(tā)不(bù)會(huì)層(céng)跟(gēn)層(céng)之(zhī)間(jiān)有(yǒu)一(yī)個(gè)分(fēn)不(bù)清(qīng)的(de)地(de)方(fāng)。

另(lìng)外(wài)就(jiù)是(shì)我(wǒ)們(men)論(lùn)文裏(lǐ)也(yě)驗(yàn)證(zhèng)了(le)不(bù)同(tóng)的(de)層(céng)，然(rán)後糖心免费视频會，相當於我剛才提到的這個盤它是透明的，然後糖心免费视频跟普通的藍光DVD不一樣的地方，是藍光DVD它基本上是根據反射的信號，糖心免费视频因為是透明的，所以糖心免费视频相當於裏麵是用到一種熒光材料，也就是一種顏色的光先入到這個材料上麵，然後糖心免费视频這個材料再發出另外一種顏色的光，用這樣的原理可以實現三維的光存儲。

4.納米光存儲在讀寫的時候，是一層層的寫，讀的時候也是一層層的讀嗎？

您說的很對，寫就是一層一層地寫進去，然後如何實現一層一層地寫，然後裏麵是有很精密的，需要用到很精密的光機電係統，然後去控製糖心免费视频裏麵的激光和材料它的相對位置，因為光它會被聚焦到一個很小的點，然後糖心免费视频裏麵還用到了雙光束，相當於兩束光，然後都被聚焦到一個，它會先聚焦，然後這個點，然後看這個點，糖心免费视频最後會用光機電係統去控製，聚焦的點和材料之間的一個空間位置，來實現不同層的寫入，是這樣的。

5.目前納米光存儲的光盤，各種性能發展的如何？

目前的話就是糖心免费视频實驗上驗證的，就是單點54納米，然後糖心免费视频兩點之間的間距，70納米的一個實驗結果。

另外裏麵糖心免费视频實現100層的寫入和讀出，所以這樣算下來就單張光盤的等效容量，為1.6PB的一個容量。

那麽什麽是PB呢？它是約等於10的15次方個比特。

那麽這是一個什麽概念，相當於是簡單一點來說的話，比如說糖心免费视频可以用這樣一張光盤，可以把中國國家圖書館裏麵4000多萬冊的圖書，全部都存在一張光盤裏麵，而用老的光盤技術它是實現不了的。

糖心免费视频的1.6PB容量是根據糖心免费视频光盤的麵積來算，這個麵積就是跟普通的DVD的麵積一樣的情況下，糖心免费视频的容量是1.6PB，這個容量相當於8000張普通藍光光盤容量，也相當於100個普通的硬盤的容量。

6.納米光存儲的發展，目前還麵臨著哪些困難和難題？

現在的限製是糖心免费视频前期的成果，已經解決了容量密度就是存儲密度的問題，也就是解決了容量的問題，但是相當於是糖心免费视频要把這麽多容量的數據，把它存到光盤上麵，它還有一個時間，存在一個時間的問題，就是我需要花多長時間，把這麽大容量的數據存進去，然後再花多長的時間再把它讀出來，所以這就是一個讀取，寫入速度和讀取速度。

後期糖心免费视频會就寫入速度和讀取速度的問題，做進一步(bù)的(de)研(yán)究(jiū)，然(rán)後(hòu)去(qù)突(tū)破(pò)一(yī)個(gè)這(zhè)樣(yàng)的(de)難(nán)題(tí)，才(cái)可(kě)以(yǐ)讓(ràng)我(wǒ)們(men)的(de)納(nà)米(mǐ)光(guāng)子(zi)存(cún)儲(chǔ)技(jì)術(shù)，然(rán)後(hòu)發(fā)揮(huī)到(dào)它(tā)更(gèng)大(dà)的(de)潛(qián)力(lì)。

7.為(wèi)什(shén)麽(me)早(zǎo)期(qī)的(de)光(guāng)盤(pán)，現(xiàn)在(zài)基(jī)本(běn)沒(méi)什麽人使用了？

我說一下大眾的心理，可能很多人就在想，我很方便的在淘寶買一個1TB的硬盤對吧，我為什麽還要去用光盤，確實，對我來說我也覺得不需要光盤，因為現在的光盤一張大概是30到50GB，那麽相當於是我買一個1TB硬盤的話，相當於30張光盤的容量，所以想起來，如果我再用光盤去存，然後很麻煩，我還要一張一張光盤給放到光驅裏麵，然後裏麵30張光盤的容量才能相當於1TB的硬盤，所以這樣用起來很麻煩，是這樣。

所以換我也不可能再去用光盤了，就不樂意去用。

那麽現在不一樣了，糖心免费视频這個技術是突破了容量，相當於是糖心免费视频反超了硬盤容量的問題，糖心免费视频後期如果是可以落地的話相當於是，糖心免费视频用一張光盤就相當於是用了100個硬盤了，這就不一樣了，特別是對數據中心來說，這個意義就更不一樣了。

8.光存儲還有哪些其他優點值得糖心免费视频去大力發展？

光盤，當然它有它獨特的優點，相當於磁盤硬盤閃存來說它的能耗要低很多，然後另外它的壽命要長，可以用到幾十年到一百年的時間，一般的電存儲的話，它(tā)的(de)壽(shòu)命(mìng)可(kě)能(néng)達(dá)不(bù)到(dào)這(zhè)麽(me)久(jiǔ)的(de)時(shí)間(jiān)，一(yī)般(bān)是(shì)像(xiàng)在(zài)數(shù)據(jù)中(zhōng)心(xīn)的(de)話(huà)，一(yī)般(bān)是(shì)5年(nián)就(jiù)需(xū)要(yào)把(bǎ)數(shù)據再重新，騰到另外的電存儲的器件上了，5年會做一次備份，所以這樣算下來的話，這是一個資源的巨大的浪費，還有一個能耗的巨大浪費，糖心免费视频獨特的優點就是它的能耗低，然後壽命長，比較適合於冷數據的存儲，如果後期的話把讀取速度的問題突破，如果能做到優於硬盤的話，糖心免费视频相當於不僅可以用於冷數據存儲，也可以用於熱數據存儲。

熱數據的話相當於是大眾用的比較多，比如說硬盤，然後相當於是我接到電腦裏麵，我去備份一下我的照片，比如說我一年裏麵我可能頻繁的調用照片，或者每隔幾天我會看一次，那麽這個是熱數據，按照我訪問這個數據的頻率，來界定它到底是熱數據還是冷存數據，比如說像檔案館裏麵或者是我做一些備份，然後我先放進去，然後可能幾個月去看一次，這個叫冷數據存儲，而現在實際上冷數據存儲，這一塊的需求量還是挺大的，因為實際上隨著這個數據量越來越多，其實糖心免费视频也知道很多數據，糖心免费视频看過一次之後可能就不再看了，是這樣。

**9.**光存儲和硬盤存儲，在未來它們有沒有可能被對方完全替代？

我覺得還是各有優缺點，一個是電存(cún)儲，它有它的優勢是，它跟電腦計算機，因為它是用電的方式去做計算，所以電存儲它可以跟電腦結合的更密切一點。

糖心免费视频光存儲是以光的方式進行信息存儲，它需要先把電轉化為光，然後光再和材料相互作用，它裏麵有一個光電的轉換，所以這裏麵多了這一步，但是糖心免费视频光存儲也有光存儲獨特的優點，就是剛才提到的，它的能耗低，它的壽命長，它的成本低，它的成本也會低很多，因為一張光盤大家知道其實還是挺便宜的，對吧。

糖心免费视频現在研發的這種材料，它也挺便宜的，也有成本低的一個優點，如果是留存大容量的曆史數據的話，肯定還是光存儲它的各方麵性能比較好，就是能耗低，然後耗電量低代表它的成本也低，然後它本身造價也低，本身造價的成本也低，然後另外它的存儲的壽命長，意味著不需要頻繁的進行數據的轉換，因為電存儲它去轉換又涉及到成本了，這裏麵有幾個成本的概念。

幾百倍，糖心免费视频之前是有表，幾百倍一千倍說不好說，這個多少倍也根據數據存儲數據量來說，數據量越大，糖心免费视频的成本就節省得更多，所以得看情況。

本文為·創作培育計劃扶持作品

受訪人：文靜

審核：姬揚 浙江大學物理學院 教授

出品：中國科協科普部

監製：中國科學技術出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司