Lưu trữ nội dung 2 triệu cuốn sách trong 10.000 năm bằng một mảnh kính nhỏ: Đột phá từ dự án Silica của Microsoft

Công nghệ khắc dữ liệu bằng xung ánh sáng siêu ngắn
Trong một bài báo vừa được công bố trên tạp chí khoa học Nature, các nhà nghiên cứu của Microsoft đã trình diễn cách hệ thống Silica sử dụng những chớp sáng tia laser cực ngắn để ghi thông tin vào một khối kính thông thường. Các xung ánh sáng này được gọi là xung "femtosecond", với thời lượng chỉ kéo dài một phần triệu tỷ của giây. Để dễ hình dung về độ ngắn của nó: nếu đem so sánh 10 femtoseconds với 1 phút, thì tỷ lệ đó cũng giống như việc lấy 1 phút so sánh với toàn bộ tuổi đời của vũ trụ.

Khi những xung laser siêu tốc này được hội tụ chặt chẽ vào một điểm nhỏ xíu bên trong vật liệu trong suốt như kính, chúng tạo ra một điện trường cường độ cao làm biến đổi cấu trúc phân tử của kính tại điểm đó. Quá trình này tạo ra một không gian 3 chiều cực nhỏ (thường chưa tới một phần triệu mét), được gọi là "voxel". Bằng cách sắp xếp các voxel này ở những vị trí được kiểm soát độ chính xác tuyệt đối, dữ liệu sẽ được ghi lại vĩnh viễn.

Từ lý thuyết phòng thí nghiệm đến hệ thống toàn diện
Ý tưởng dùng laser để ghi dữ liệu 3D vốn đã được nhen nhóm từ những năm 1990 bởi các nhà khoa học tại Đại học Harvard, và tiếp tục được Đại học Southampton phát triển thành khái niệm "tinh thể bộ nhớ 5D" siêu bền bỉ. Tuy nhiên, thay vì chỉ chứng minh lý thuyết khoa học, dự án Silica của Microsoft đánh dấu bước ngoặt lớn khi đây là lần đầu tiên một hệ thống thực tế, hoàn chỉnh được trình diễn. Hệ thống này bao trọn mọi quy trình từ mã hóa, ghi, đọc, cho đến giải mã và tự động sửa lỗi dữ liệu.

Định hình tương lai của ngành lưu trữ
Nhóm nghiên cứu đã tiến hành thử nghiệm hai loại voxel khác nhau để tìm ra giải pháp tối ưu. Loại thứ nhất sử dụng các "vụ nổ vi mô" do laser tạo ra, cho phép đạt mật độ lưu trữ khổng lồ lên tới 1,59 gigabit trên mỗi milimet khối kính. Loại thứ hai hoạt động dựa trên việc thay đổi chỉ số khúc xạ cục bộ; tuy lưu trữ được ít dữ liệu hơn nhưng bù lại tốc độ ghi nhanh hơn (khoảng 65,9 megabit/giây) và tiêu tốn ít năng lượng.

Đáng chú ý nhất, các thí nghiệm mô phỏng quá trình lão hóa đã chứng minh rằng dữ liệu được ghi lại có thể duy trì sự ổn định trong hơn 10.000 năm. Con số này vượt xa giới hạn tuổi thọ của các phương tiện lưu trữ truyền thống hiện nay như băng từ hay ổ cứng. Trong bối cảnh công nghệ laser cực nhanh đã đủ độ tin cậy để sản xuất thương mại, một tương lai nơi dữ liệu của nhân loại được lưu trữ an toàn, dày đặc và tiết kiệm năng lượng trên những tấm kính nhỏ bé đang đến rất gần.