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

2024年3月25日，南極熊獲悉，來(lái)自維也納工業(yè)大學(xué)的研究人員推出了一種通過(guò) 3D 打印全息技術(shù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的新方法。通過(guò)利用常見(jiàn)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(jì)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(bào)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(guò)程通常稱為全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（HDS）。這種光學(xué)存儲(chǔ)方法是通過(guò)將位編碼為嵌入存儲(chǔ)介質(zhì)中的衍射或“干涉”圖案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)指定波長(zhǎng)和相位分布的光照射存儲(chǔ)介質(zhì)時(shí)，它會(huì)被衍射圖案散射。

通過(guò)相長(zhǎng)和解構(gòu)干涉的過(guò)程，能夠創(chuàng)建出存儲(chǔ)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(yè)”?？梢允褂脵z測(cè)器陣列即時(shí)檢索整個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)，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(yè)編碼到相同的存儲(chǔ)體積中。

在本研究中，研究人員通過(guò)使用計(jì)算機(jī)生成的 3D 打印全息相位板演示太赫茲波長(zhǎng)下的 HDS，測(cè)試了太赫茲光束整形的極限。該過(guò)程涉及利用 Github 上提供的免費(fèi)開(kāi)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(guò)程中成本最高的部分。

△用于對(duì)全息存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行成像的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。（圖片來(lái)源：維也納工業(yè)大學(xué)）

雖然傳統(tǒng)的全息存儲(chǔ)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(guò)訪問(wèn)必要的資源（例如研究論文、Github 存儲(chǔ)庫(kù)、3D 打印機(jī)和必要的計(jì)算技能），用戶可以以低廉的成本創(chuàng)建功能性全息存儲(chǔ)介質(zhì)。

維也納工業(yè)大學(xué)固體物理研究所的 Evan Constable 強(qiáng)調(diào)了這項(xiàng)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(chǔ)有價(jià)值信息的潛力。盡管這項(xiàng)創(chuàng)新尚未準(zhǔn)備好取代 NVMe SSD 等尖端存儲(chǔ)解決方案，但它為經(jīng)濟(jì)且安全地存儲(chǔ)加密密鑰開(kāi)辟了途徑。

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