Учёные разработали трёхмерный оптический носитель, записывающий в одну точку десять бит информации вместо одного. В экспериментах система различала 1024 уровня сигнала с надёжностью выше 99,99%. Диск размером с DVD получил расчётную ёмкость около 50 ТБ. Такая технология предназначена не для домашних компьютеров, а для долгосрочного хранения больших объёмов данных в архивах и дата-центрах.

От компакт-дисков, DVD и Blu-ray новый носитель отличается не размером точек записи, а объёмом информации в каждой точке. Обычная цифровая запись различает два состояния — ноль и единицу. Новый материал даёт 1024 устойчиво различимых уровня яркости, поэтому одна точка кодирует 10 бит.

Данные расположены не только на поверхности. Лазер создаёт точки на разных глубинах материала, превращая плоскую дорожку в многослойную трёхмерную структуру. Больше слоёв и больше состояний в каждой точке — выше итоговая плотность записи.

Для хранения исследователи использовали карбонизированные полимерные точки, которые лазер создаёт внутри носителя. При чтении такие участки начинают светиться. В основе работает антистоксова фотолюминесценция с участием фононов: материал поглощает инфракрасный свет и часть энергии тепловых колебаний кристаллической решётки, затем испускает фотон с большей энергией. Это даёт яркий сигнал при низком фоновом шуме.

Оптическая система упрощена. Для записи и чтения нужен по одному монохроматическому лазерному лучу вместо сложных схем с несколькими точно совмещёнными пучками. Исследователи продемонстрировали быструю лазерную запись и параллельное считывание большой области — важно для хранилища, где огромная ёмкость теряет смысл, если заполнение диска занимает неприемлемо много времени.

Цифра 400 Тбит не означает, что исследователи полностью записали и считали готовый 50-терабайтный диск. Команда экспериментально продемонстрировала многослойную запись с 1024 уровнями, а полную ёмкость рассчитала из достигнутой плотности. Это важно: технология всё ещё на пути от лабораторной установки к серийной системе.

Потенциал метода на этом не кончается. Если сократить расстояние между слоями с 5 до 1 микрометра и увеличить число различимых уровней примерно до десяти тысяч, ёмкость может вырасти до 20 Пбит — около 2,5 ПБ на один диск. Авторы рассматривают это как дальнейшее направление работы, а не как готовый результат.

Трёхмерные оптические носители развиваются десятилетия. В 2024 году другие исследователи показали петабитную запись с сотнями слоёв и точками меньше дифракционного предела, но требовали более сложной схемы взаимодействия лазеров с фоточувствительным материалом. Новая работа делает акцент на многоуровневом кодировании: ёмкость растёт не только за счёт количества и размера точек, но и за счёт объёма информации в каждой.

Практическая ниша таких дисков — архивы и дата-центры. Большая часть накопленных данных редко меняется, но должна храниться годами. Оптическому носителю после записи не нужно постоянное питание, поэтому высокая плотность, долговечность и простое чтение могут сделать трёхмерные диски альтернативой жёстким дискам и магнитной ленте для холодных архивов. Пока технология остаётся экспериментальной, но знакомая идея лазерного диска получила гораздо более вместительного трёхмерного потомка.