单光束多维光存储方案实现DVD尺寸0.4Pb容量

驱动中国9月29日消息，上海理工大学智能科技学院顾敏院士、张启明教授团队在《自然·光子学》在线发布自主研发的单光束多维光存储技术。该方案使单个三维存储点可区分1024种状态，对应10bit信息容量，并实现高速写入和宽场并行读取；DVD尺寸介质的理论存储容量约0.4Pb，数据读取可靠性超过99.99%。

在传统二进制存储中，一个记录单元通常只具备“0”和“1”两种状态。张启明介绍，新技术将单个记录单元的可区分状态扩展至1024种。过去由多个记录单元承载的信息，现在可通过提高单个记录点容量完成；光存储提升容量不再只依赖缩小记录点或增加层数。

以8K灰度图像为例，单个像素有256种灰度取值，通常需要8个二进制单元保存。10bit存储点完成8bit灰度编码后，剩余2bit可为原位光学AI训练提供编码空间。

传统超分辨光存储路线常需要双束光协同完成写入和读取，精密配准、稳定控制等系统难题随之出现。此次团队采用单束单色光分别完成写入和读取，打破高容量光存储对双光束读写架构的依赖。

在现有0.4Pb容量基础上，如果将层间距由5μm压缩至1μm，并将灰阶编码拓展至万级，理论容量有望提升至约20Pb。顾敏表示，面向未来海量数据存储，Pb容量并不是唯一衡量指标；真正走向应用，还要兼顾读写速度、系统复杂度和设备集成能力。

论文作者信息显示，博士生张慧和Simone Lamon副研究员为共同第一作者；Simone Lamon副研究员、刘丽英教授、张启明教授与顾敏院士为共同通讯作者。上海理工大学为论文第一署名单位，复旦大学和东南大学为合作完成单位。