Svetlo namiesto magnetu: laser by mohol prepisovať dáta tisíckrát rýchlejšie

Dnešné úložiská držia údaje v drobných oblastiach, ktoré sa prepínajú medzi dvoma stavmi. Inžinieri z Kalifornskej univerzity v San Diegu ukázali, že na prepnutie magnetického bitu stačí správne upravený svetelný záblesk. Nepotrebuje na to magnetické pole. Pre budúce úložiská to môže znamenať väčšiu rýchlosť, hustotu aj úspornosť. Do notebookov ešte ďaleko.

Prečo magnetické ukladanie naráža na strop

Magnetické ukladanie funguje desaťročia na rovnakom princípe. Malú oblasť materiálu prepnete do jedného zo dvoch magnetických stavov a tie predstavujú 0 a 1. Zápis zvyčajne robí magnetické pole. To si ale pýta energiu a samo určuje, ako rýchlo sa dá bit prepnúť.

Ako do hry vstupuje svetlo

Zápis pomocou ultrakrátkych laserových pulzov je známy už dlhšie. Pulzy trvajú femtosekundy a v tenkých magnetických vrstvách dokážu prepnúť smer magnetizácie. Mal však háčik. Efekt fungoval len v mimoriadne tenkých štruktúrach, približne do troch vrstiev. Pri hrubšom materiáli zanikal. Hrúbka pritom súvisí s tým, ako dlho si pamäť udrží údaje.

Tím vedený profesorom Abdoulayem Ndaom zvolil iný postup. Nehľadal nový materiál. Zmenil samotný lúč. Zmenšil ho, upravil jeho tvar a sústredil ho tak, aby v materiáli vyvolal iné fyzikálne procesy. Optické prepínanie sa mu podarilo ukázať v zväzku deviatich striedajúcich sa vrstiev platiny a kobaltu, teda výrazne hrubšom, než pripúšťali predchádzajúce experimenty.

Čo z toho plynie

• Rýchlosť: výskumníci odhadujú, že optické prepínanie by mohlo byť viac než 1000-krát rýchlejšie než metódy s vonkajším magnetickým poľom.
• Hustota: čím menší je lúč, tým menší a hustejší môže byť záznam.
• Energia: odpadá potreba magnetického poľa, ktoré zápis spomaľuje a spotrebúva energiu.

Prečo to nie je „1000-krát rýchlejšie SSD“

Dnešné NVMe disky sú postavené na flash pamäti, kde sa údaje ukladajú ako elektrický náboj. Táto technológia je iná. Vychádza z magnetického záznamu a mení len spôsob zápisu. Číslo 1000 sa týka rýchlosti prepnutia samotného bitu v laboratóriu, nie rýchlosti disku, ktorú by ste pocítili pri kopírovaní súborov. Pri reálnom úložisku rozhodujú aj radiče, zbernice, čítanie dát a mnoho ďalších vecí. Nedá sa preto povedať, že by disk postavený na tejto technológii bol tisíckrát rýchlejší než dnešný.

Kedy to dorazí do počítačov

Realisticky ešte dlho nie. Najväčšou prekážkou je zdroj svetla. Experiment používa špecializovaný ultrarýchly laser, ktorý sa zatiaľ nedá jednoducho integrovať do počítačových čipov. Kým sa objaví komerčný produkt, treba vyriešiť:

• miniaturizáciu a lacnú výrobu vhodných laserov,
• presné usmerňovanie lúča na obrovské množstvo bitov,
• spoľahlivé čítanie dát,
• dlhodobú stabilitu záznamu.

Čo si z toho odniesť

Táto práca je dôležitá preto, že ukazuje, ako sa môže ďalej posúvať ukladanie dát, keď sa klasické technológie priblížia k fyzikálnym hraniciam. Je to krok v základnom výskume, nie produkt, ktorý by ste si čoskoro kúpili. Zaujímavé je, že zlepšenie neprišlo z nového materiálu, ale z lepšie navrhnutého svetla.