Mettre 1000 TeraBits sur un simple DVD !

  Ajouter Par : Sébastien BAGES

Nous vivons dans un monde où l’information numérique est en pleine explosion. Environ 90% des données de la planète ont été générées dans les seules deux dernières années. La question évidente est: comment pouvons-nous stocker tout cela? 

Publié dans la revue Nature Communications, Min Gu, Yaoyu Cao & Zongsong Gan, de l’Université Swinburne, en collaboration avec Richard Evans de CSIRO, ont montré comment ils ont développé une nouvelle technique pour permettre d’augmenter la capacité de stockage de données d’un simple DVD simple de 4,7 gigaoctets jusqu’à un pétaoctet (1000 téraoctets). Cela représente l’équivalent de 10,6 années de vidéos compressées en haute définition ou encore 50000 films complets HD.

Alors, comment les chercheurs s’y sont-ils prit pour atteindre un si énorme coup de pouce dans le stockage de données? Tout d’abord, nous devons comprendre comment les données sont stockées sur les disques optiques tels que les CDs et les DVDs.

Les bases sur le stockage numérique

Bien que les disques optiques soient utilisés pour transporter des logiciels, des films, des jeux et des données privées, et avoir de grands avantages par rapport aux autres supports d’enregistrement en termes de coût, de longévité et de fiabilité, leur faible capacité de stockage est leur principal facteur limitant.

© Adam Foster | Codefor

L’opération de mémorisation de données optiques est assez simple. Lorsque vous gravez un CD, par exemple, l’information est transformée en chaînes de chiffres binaires (0 et 1, également appelés bits). Chaque bit est ensuite déposé au laser dans le disque, à l’aide d’un seul faisceau de lumière, sous la forme de points.

La capacité de stockage des disques optiques est essentiellement limitée par les dimensions physiques des points. Mais comme il y a une limite à la taille du disque tout comme la taille des points, de nombreuses méthodes actuelles de stockage de données, tels que les DVDs et disques Blu-rays, continuent à avoir une faible densité de stockage.

Pour contourner ce problème, le groupe avons dû observer les lois fondamentales de la lumière.

Contourner la limite d’Abbe

Ernst Abbe. Wikimedia Commons

En 1873, le physicien allemand Ernst Abbe a publié une loi qui limite la largeur des faisceaux lumineux.

Sur la base de cette loi, le diamètre d’un faisceau lumineux, obtenu en le focalisant à travers une lentille, ne peut être inférieure à la moitié de sa longueur d’onde – autour de 500 nanomètres (500 milliardièmes de mètre) pour la lumière visible.

Et tandis que cette loi joue un rôle très important dans la microscopie optique moderne, elle met également en place une barrière dans les efforts des chercheurs pour produire des points extrêmement plus petits – dans la région du nanomètre – ayant pour objectif d’être utilisés comme des bits binaires.

Dans cette étude, il a été montré comment briser cette limite fondamentale à l’aide d’une méthode de deux faisceaux lumineux, possédant des couleurs différentes, pour l’enregistrement sur ​​des disques, au lieu de la méthode conventionnelle avec un seul faisceau.

 
Les deux rayons doivent se conformer à la loi de l’Abbe, de sorte qu’ils ne peuvent pas produire de plus petits points individuellement. Mais chacun a eu des fonctions différentes:

• Le premier faisceau (rouge, sur l’image ci-dessous) a une forme ronde, et est utilisé pour activer l’enregistrement. il a été appelé faisceau d’écriture
• Le second – la forme violette en anneau – joue une fonction anti-enregistrement, inhibant la fonction du faisceau d’écriture
• Les deux faisceaux ont ensuite été recouverts. Comme le second faisceau neutralisait le premier dans son anneau, le procédé d’enregistrement est étroitement confiné au centre du faisceau d’écriture.

Cette nouvelle technique permet de produire une tâche focale de neuf nanomètres – ou un dix-millième du diamètre d’un cheveu humain.

La technique, dans la pratique

Notre travail aura un impact considérable dans le développement d’appareils ultra-compacts, ainsi que pour la recherche en nanosciences et nanotechnologies.

La caractéristique de pénétration exceptionnelle des faisceaux lumineux permettent l’enregistrement ou la fabrication 3D, ce qui peut considérablement augmenter le stockage de données – le nombre de points – sur un dispositif optique unique.

La technique est aussi rentable et portable, comme des éléments optiques et laser conventionnels, et permet le développement de stockage similaire à longue durée de vie et à faible consommation d’énergie, ce qui pourrait être une plate-forme idéale pour un centre de Big Data center (un centre de données énorme).

Comme le taux de l’information générée dans le monde entier continue d’accélérer, la recherche d’une plus grande capacité de stockage pour appareils compacts se poursuivra. « Notre percée a mis cet objectif à notre portée », ont déclaré conjointement les chercheurs.