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在新数字时代，CD 和 DVD 已成为过时的存储介质，被流媒体和云存储所取代。然而，科学家们认为他们可能找到了一种方法，使光盘存储重新焕发生机——通过显著提升数据密度。
芝加哥大学和阿贡国家实验室的研究人员开发了一种新型光学存储器，通过将光从嵌入固体材料中的稀土元素原子转移到附近的量子缺陷来存储数据。他们在 Physical Review Research 上发表了他们的研究。
研究人员旨在解决的问题是标准 CD 和 DVD 中光的衍射极限。当前的光学存储在数据密度上有一个硬性上限，因为每个单比特不能小于读 / 写激光的波长。
研究人员提出通过在材料中填充稀土发射器（如氧化镁（MgO）晶体）来突破这一限制。这种被称为波长复用的技巧涉及让每个发射器使用略微不同的光波长。他们推测这将允许在相同的存储空间中塞入更多的数据。
研究人员首先必须解决物理问题并模拟构建概念验证所需的所有要求。他们模拟了一种充满稀土原子的理论固体材料，这些原子吸收并重新发射光。模型随后展示了附近的量子缺陷如何捕获和存储返回的光。
其中一个基本发现是，当一个缺陷吸收附近原子的窄波长能量时，它不仅被激发，其自旋状态也会翻转。一旦翻转，几乎不可能恢复，这意味着这些缺陷可以真正长时间存储数据。
虽然这是一个有希望的第一步，但仍有一些关键问题需要回答。例如，验证这些激发态能持续多久至关重要。关于容量估计的细节也很少——科学家们宣称“超高密度”，但没有提供与当前光盘容量相比的任何预测。尽管如此，尽管存在剩余的障碍，研究人员仍感到兴奋，称其为“巨大的第一步”。
然而，将所有这些转化为实际的商业存储产品可能需要多年的额外研究和开发。
这一突破性的研究为光学存储技术带来了新的希望，未来 CD 和 DVD 或许能再次成为数据存储的重要选择。
