钻石不仅仅是奢侈品——作为存在于世上最坚硬的天然材料之一，它们是许多工业钻头、医疗设备甚至太空级材料中至关重要的组成部分。但最近的科学进展表明，令人印象深刻的不仅是它们的耐用性，还有它们的数据存储能力。根据 11 月 27 日发表在《Nature Photonics》杂志上的一项研究，中国合肥的中国科学技术大学的研究人员实现了创纪录的 1.85 太字节/立方厘米的钻石存储密度。
CD、固态硬盘和蓝光光盘非常适合处理大多数通用数据存储需求，但对于需要海量数字化信息的项目来说，情况并非如此。人工智能行业以及量子计算机和超级计算机通常需要 PB 级别的信息存储，而不是 GB 甚至 TB 级别。正如《New Scientist》周三报道的那样，钻石光盘可以存储与大约 2,000 张相同尺寸的蓝光光盘相同的信息量。更重要的是，研究人员需要确保所有数据都能尽可能长时间地保持安全、未损坏且可访问。
“虽然当今的数据存储方法……满足了当前对 TB 容量的需求，但这些解决方案带来了安全风险，例如容易被消磁、漏电和篡改，这将导致长期维护成本高昂，”该研究的作者写道。
该团队补充说，另一个特别艰巨的问题是科技行业对指数级增长能源的需求，这是一个“严重阻碍大数据可持续性的巨大障碍”。诸如研究合著者王亚（Ya Wang）等专家正越来越多地将钻石视为解决日益严峻问题的潜在方案。
“一旦使用我们的技术稳定了内部数据存储结构，钻石就可以实现非凡的寿命——在室温下可保存数据数百万年——而无需任何维护，”王在接受《New Scientist》采访时解释道。
为了创建这一创纪录的数据存储设备，王和他的团队使用了仅几毫米宽的钻石薄片。研究人员将这些薄片置于激光前，激光以超快的光脉冲照射钻石，从而改变了矿物中的一些碳原子。然后，这些原子大小的空腔可以根据整体密度进行精确排列，以影响微小区域的整体亮度。
王和同事随后存储了测试图像，包括亨利·马蒂斯的画作《红鱼猫》，以及爱德华·迈布里奇展示一名男子骑马的历史摄影序列。为此，他们将每个图像像素的亮度与其在钻石上对应的亮度空间相匹配。后续测试表明，新方法几乎完美地保留了钻石中的数据。
“由于钻石存储介质出色的可加工性，我们已经实现了接近衍射极限的 3D 空间数据存储密度，”作者在研究中解释道，并补充说，“......在这里，我们在钻石存储介质中存储了 55,596 比特的数据，实现了 99.48% 的总保真度（存储和读取）。”
尽管新系统仍然相对昂贵，并且需要复杂的激光、成像相机和其他设备，但该团队认为未来的技术进步和小型化技术可以将整个钻石数据写入系统集成到一台微波炉大小的设备中。虽然对于普通消费者来说不是首选方法，但其巨大的数据容量和数百万年的保质期可能对政府、研究机构和大型图书馆特别有用。
