研究人員使用3D 打印全息技術(shù)在普通塑料上存儲數(shù)據(jù)編碼

2024年3月25日，南極熊獲悉，來自維也納工業(yè)大學(xué)的研究人員推出了一種通過 3D 打印全息技術(shù)存儲數(shù)據(jù)的新方法。通過利用常見的塑料，數(shù)據(jù)可以被編碼為包含576位密鑰和地址的冗余特性。

相關(guān)研究以題為“使用計算機(jī)生成的 3D 打印相位板編碼太赫茲全息位/ Encoding terahertz holographic bits with a computer-generated 3D-printedphase plate”的論文被發(fā)表在《科學(xué)報告》期刊上。

相關(guān)論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41598-024-56113-2

將數(shù)字信息編碼為全息圖像的過程通常稱為全息數(shù)據(jù)存儲（HDS）。這種光學(xué)存儲方法是通過將位編碼為嵌入存儲介質(zhì)中的衍射或“干涉”圖案來實現(xiàn)的。當(dāng)指定波長和相位分布的光照射存儲介質(zhì)時，它會被衍射圖案散射。

通過相長和解構(gòu)干涉的過程，能夠創(chuàng)建出存儲數(shù)據(jù)的全息圖像，通常采用二維 (2D) 位矩陣的形式 – 所謂的“數(shù)據(jù)頁”?？梢允褂脵z測器陣列即時檢索整個數(shù)據(jù)頁，并且可以使用光學(xué)復(fù)用技術(shù)（諸如照明光的相位、頻率或角度調(diào)制）將許多數(shù)據(jù)頁編碼到相同的存儲體積中。

在本研究中，研究人員通過使用計算機(jī)生成的 3D 打印全息相位板演示太赫茲波長下的 HDS，測試了太赫茲光束整形的極限。該過程涉及利用 Github 上提供的免費開源軟件 (FOSS) 并結(jié)合 3D 打印。使用正確的工具，可以將全息數(shù)據(jù)映射并打印到常規(guī)塑料基材上。然而，讀取編碼數(shù)據(jù)需要使用太赫茲波，這是該過程中成本最高的部分。

△用于對全息存儲的數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行成像的實驗裝置示意圖。（圖片來源：維也納工業(yè)大學(xué)）

雖然傳統(tǒng)的全息存儲方法非常昂貴，但這種方法提供了一種經(jīng)濟(jì)高效的替代方案。通過訪問必要的資源（例如研究論文、Github 存儲庫、3D 打印機(jī)和必要的計算技能），用戶可以以低廉的成本創(chuàng)建功能性全息存儲介質(zhì)。

維也納工業(yè)大學(xué)固體物理研究所的 Evan Constable 強調(diào)了這項技術(shù)的安全性和經(jīng)濟(jì)性，并指出其以最低成本安全存儲有價值信息的潛力。盡管這項創(chuàng)新尚未準(zhǔn)備好取代 NVMe SSD 等尖端存儲解決方案，但它為經(jīng)濟(jì)且安全地存儲加密密鑰開辟了途徑。

從本質(zhì)上講，3D 打印全息數(shù)據(jù)編碼為廉價數(shù)據(jù)存儲提供了一種未來而又切實的解決方案，讓我們得以一睹科幻小說與現(xiàn)實的融合。