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Mídia de cristal pode preservar 500 TB de dados até o fim do Universo

Método de armazenamento grava 500 TB rapidamente em mídia de quartzo do tamanho de um CD, preservando-os por mais de 13,8 bilhões de anos

02/11/2021 às 10:30

O uso de vidro de sílica fundida (também chamado de quartzo fundido), um material empregado em cabos de fibra óptica e aplicações de alto nível, como uma mídia de armazenamento, não é uma novidade. Em 2013, pesquisadores da Universidade de Southampton, no Reino Unido, anunciaram ter desenvolvido um método de gravação de enormes quantidades de dados em cristais minúsculos, que em teoria duram para sempre.

O processo, no entanto, não era prático. A gravação era extremamente lenta e na prática, só era algo viável em laboratórios. Só que agora, um time de pesquisadores da mesma universidade apresentou um novo método de gravação, mais rápido, igualmente confiável e mais eficiente, capaz de atochar até 500 TB em disquinhos de cristal.

Citação a Superman: O Filme obrigatória (Crédito: Reprodução/IFP/Warner Bros.)

Citação a Superman: O Filme obrigatória (Crédito: Reprodução/IFP/Warner Bros.)

O método descrito na pesquisa liderada pelo Me. Yuhao Lei, doutorando do Centro de Pesquisa em Optoeletrônica de Southampton, é chamado de "armazenamento óptico em 5D", pois usa as três dimensões tradicionais mais duas ópticas, criadas pelas características dos materiais.

Na pesquisa original apresentada em 2013, um disquinho como o da imagem abaixo podia acomodar até 360 TB de dados. O método de gravação 5D, que possui uma densidade maior, conseguiu espremer 500 TB no mesmo espaço físico. Como o vidro de sílica fundida é um material muito resistente, tais unidades de armazenamento poderiam durar mais de 13,8 bilhões de anos, a idade estimada do Universo, segundo os pesquisadores.

Em outras palavras, assim como Krypton já sabia, cristais são mídias eternas. O único porém é o custo para produzi-las, este tipo de vidro é caríssimo e por isso mesmo, não é usado para aplicações comerciais comuns.

Disco de cristal originalmente comportava 360 TB; com o novo método, sua capacidade passou a ser de 500 TB (Crédito: University of Southampton)

Disco de cristal originalmente comportava 360 TB; com o novo método, sua capacidade passou a ser de 500 TB (Crédito: University of Southampton)

O método de gravação, por sua vez, foi aprimorado para ser mais rápido. Um dos maiores empecilhos para a adoção em larga escala de cristais como mídia de armazenamento, era o fato de que demora muito (mesmo!) para gravar os dados. Para contornar isso, foi usado um laser de femtossegundo, que dispara uma vez a cada 10⁻¹⁵ segundo (ou 0,000000000000001 de segundo), usado geralmente em cirurgias para correção de grau em pacientes com miopia, hipermetropia e astigmatismo.

O laser é disparado sobre a mídia de cristal usando o método de aprimoramento de proximidade de campo (NFE), criando lâminas nanométricas, diferente do método antigo, que era direto e criava "poços" de 50 x 500 nanômetros.

Com o novo método, e levando em conta que o material da mídia é anisotrópico (suas propriedades variam conforme a direção), as lâminas criam birrefringência, ou diferentes índices de refração, que variam conforme a direção de onde a luz incidindo sobre eles veio. Assim, as lâminas fornecem mais duas informações distintas, ou "dimensões" ópticas, determinadas pela direção que a nanoestrutura aponta e seu tamanho particular, se somando às três dimensões espaciais.

De acordo com Yuhao Lei, esse método de gravação permite escalar a velocidade de escrita, a um nível realmente prático. Com a técnica anterior, levaria meses para preencher o disco da foto acima, algo que nunca foi realizado nem para fins de pesquisa. A velocidade de pico atual, segundo a pesquisa, é de 1 milhão de voxels por segundo, o que pode ser traduzido para em torno de 230 kB/s. Ainda é pouco, mas é muito mais rápido do que o método antigo.

Lei acrescenta que agora é possível encher os disquinhos com dados para fins de pesquisa, tanto pelo tempo reduzido para gravação, quanto pela eficiência energética ao usar o laser de femtossegundo, economizando energia e custos.

Cada quadrado da imagem possui 8,8 mm de lado e armazena 6 GB de dados (Crédto: Yuhao Lei/Peter G. Kazansky/University of Southampton) / mídia

Cada quadrado da imagem possui 8,8 mm de lado e armazena 6 GB de dados (Crédto: Yuhao Lei/Peter G. Kazansky/University of Southampton)

A pesquisa conseguiu gravar e ler de volta 5 GB de dados gravados em uma mídia de cristal usando o novo método, demonstrando que o ganho de velocidade não prejudicou a escrita, e as informações continuam sendo confiáveis. O método de leitura usa um microscópio e um polarizador, e a menos que as mídias sejam destruídas, os dados continuarão legíveis por toda a eternidade.

Tais unidades de armazenamento são de apenas leitura, a gravação só pode ser realizada uma vez e dadas todas as características, o material deverá ser usado no futuro para guardar quantidades pantagruélicas de dados, de clientes de peso como governos, institutos de pesquisa e grandes corporações, entre outros, muito provavelmente os únicos que poderão pagar para usá-lo em um primeiro momento.

De qualquer forma, as pesquisas ainda estão no início e a mídia deverá ser reservada para guardar dados de extrema importância, portanto você ainda não poderá gravar seus nudes em mídias de cristal.

Referências bibliográficas

LEI, Y. et al. High speed ultrafast laser anisotropic nanostructuring by energy deposition control via near-field enhancement. Optica, Volume 8, Edição 11, 7 páginas, 28 de outubro de 2021. Disponível em https://doi.org/10.1364/OPTICA.433765.

Fonte: Osa.org, ExtremeTech

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