我們來看一組精美的彩色圖案：如下圖，這是幾張麥克斯韋和牛頓的頭像、梵高的著名畫作《星月夜》、以及三維幾何體，它們的尺寸僅有幾十到數百微米。更有趣的是，牛頓頭像可以被隱藏起來，只有在特定波長的偏振光照明下才能顯示。

而在普通白光照射之下、以及雙折射偏光顯微鏡下，牛頓頭像圖都無法被清晰地呈現。當使用錯誤波段的光照射之時，還會顯示完全不同的麥克斯韋頭像。

那么，上述過程是如何實現的？這其實依賴于一種名為“超快激光選擇性誘導鈮酸鋰單晶微相變”的全新多維光存儲方案。


全新多維光存儲的實現

該方案由浙江大學團隊和之江實驗室聯合打造，研究人員利用超快激光誘導非晶化相變的局部光學相位調制，在晶體色偏振效應的幫助之下，在激光修飾區域產生了像素級三維結構色信號，借此實現了存儲數據的寫入和讀取。

以往的多維光存儲技術，一般是提取雙折射、熒光等數據信號。而在這種新型多維光存儲策略中，信息能以肉眼可見的彩色像素點陣形式呈現。

這就允許人們直接通過圖像識別進行高速數據提取，無需依賴昂貴且復雜的光學分析系統和信號處理過程，解決了光存儲技術數據讀取速度慢的問題。

由于鈮酸鋰的玻璃相和晶體相在可見光波段都具有良好的透明性，這使得無論在透射模式還是反射模式下，都可以分別從正面和背面獲得高度一致的數據信號，從而讓多通道三維數據的讀取成為可能。

此外，通過對激光寫入參數編碼，可以實現對數據點顏色和強度的獨立操控，從而將其作為新的信息復用通道，進而實現多維數據的存儲。

另據悉，超快激光誘導微相變光存儲具有諸多優異的性能。例如，由于激光誘導的微相變區域尺寸相對較小，因此在直寫加工條件之下，數據點直徑可以降至 500nm，這樣一來單盤存儲容量可以達到 TB 級。如果引入超分辨的加工策略，這些指標還能夠進一步提升。

更重要的是，在全無機介質的包裹和保護下，微相變結構具有極高的穩定性，保存的信息可以承受多種極端環境，比如能承受 42T 的強磁場、700℃ 的高溫、60% HNO3 的強酸、以及 50kGy 的 X 射線等，而這些都是傳統存儲技術所無法承受的。

研究中的加速老化實驗數據顯示，當在室溫之下使用這種存儲方案，數據存儲壽命長達 1.4×1013 年，能夠實現對于超大規模數據的低能耗永久保存。

總的來說，本工作所提出的超快激光誘導鈮酸鋰晶體微相變基質、及其在三維空間中實現像素級結構色的策略，有望開辟全新的研究方向，對于三維彩色顯示、先進信息加密和高效多維數據存儲等領域的發展具有長遠意義。

而這種超快激光選擇性誘導單晶微相變光存儲方案，之所以有望用于大規模數據的長效存儲，主要依賴于以下三點：

其一，存儲基質標準化。鈮酸鋰晶體集多種光電性能于一體，被稱為光量子時代的“光學硅”，此前已被廣泛用于微納光子學和集成光子學等領域。因此，本次方案可以被集成于各種成熟光學系統之中。

其二，讀寫裝置簡單。得益于超快激光的脈沖內耦合材料修飾機制和基于結構色的信號讀取原理，當使用本方案時，不僅數據寫入快速簡單，不依賴復雜光學系統，而且不需要借助任何復雜光學分析探測，即可實現數據高效面讀取。

其三，本次方案的存儲綜合性能優異，存儲容量、存儲壽命、數據讀寫速度、器件穩定性等指標在同類技術中均處于領先水平。

同時，得益于超快激光直寫的高度靈活性，通過設計激光寫入參數，就可以獨立地操控微相變區域結構特征，從而自由地在三維空間中直寫各種彩色像素，以及精細操控各個像素的顏色，借此實現圖案打印的定制化、以及彩色圖像色調的選擇性調諧。

除平面圖案之外，還能實現晶體基質內的三維彩色圖案化打印與顯示。由于各個像素之間完全獨立，因此可以在三維空間中的任何位置實現色彩特征的良好控制。

此外，利用晶體色偏振的波長選擇性，本次方案還可用于多級信息加密和先進光學防偽等領域。


存儲市場將面臨爆炸量級的數據

隨著科技的飛速發展，數據存儲技術也正面臨著換代的挑戰。在這個信息爆炸的時代，數據量的增長速度遠遠超過了我們的想象。傳統的存儲技術已經無法滿足日益增長的數據需求，因此新型的存儲技術應運而生，預示著存儲市場的未來將發生深刻變革。

當前存儲市場正經歷著前所未有的變化，一方面，數據的爆炸性增長使得存儲容量需求大幅增加。另一方面，隨著云計算、大數據等技術的興起，數據存儲的效率和安全性也面臨著更高的要求。在這個背景下，創新和變革成為了存儲市場的關鍵詞，存儲技術的未來發展前景廣闊。

首先閃存技術將在未來幾年內成為主流。相較于傳統的硬盤閃存具有更高的讀寫速度和耐用性，能夠滿足大數據和高性能計算的需求。

其次硬盤技術也將繼續發展，企業級硬盤市場將不斷擴大。

此外光盤技術作為一種低成本的存儲方式，將在數據長期保存領域發揮重要作用。針對不同的應用場景，選擇合適的存儲產品至關重要。對于需要高性能和快速讀寫數據的場景閃存是首選。對于需要大容量存儲和高可靠性的場景，企業級硬盤是優選。對于需要長期保存大量數據的場景，光盤則更具優勢。

未來最有潛力的存儲技術

未來的存儲技術將主要集中在提高存儲密度、存儲速度和能效比等方面，以下是幾種有望取代現有存儲技術的未來技術：

3D XPoint：3D XPoint是一種由英特爾和微軟合作研發的新型非易失性存儲技術，它具有比SSD更快的讀寫速度和更高的耐久性，同時斷電存儲時間也更長，可以達到數年甚至十年以上。3D XPoint的存儲單元之間可以相互獨立操作，從而實現了更高的存儲密度和更快的讀寫速度。

存儲級內存（Storage-Class Memory，SCM）：SCM是一種介于內存和存儲器之間的新型存儲技術，它可以像內存一樣快速讀寫數據，但又具有存儲器的非易失性，即斷電后數據不會丟失。SCM具有極低的讀寫延遲和高效的能量利用率，可以大大提高計算機系統的性能。

光存儲技術：光存儲技術是一種基于激光器和光學元件的新型存儲技術，它可以實現超高密度、超長壽命的數據存儲。光存儲器使用光來寫入和讀取數據，不受機械震動和磁場的影響，因此具有很高的穩定性和可靠性。

綜上所述，存儲技術的演進和變革是一個不斷推動計算機技術進步的過程。雖然現有的存儲技術已經取得了重大的進步和發展，但是隨著計算機應用領域和數據量的不斷擴大，傳統的機械硬盤和固態硬盤已經難以滿足人們的需求。未來的存儲技術將主要集中在提高存儲密度、存儲速度和能效比等方面，其中3D XPoint、SCM和光存儲技術等新興技術有望取代現有存儲技術，成為未來存儲領域的主流技術。

此外，未來存儲技術的發展還面臨著許多挑戰和困難，如成本、可靠性、安全性等方面。對于3D XPoint和SCM等新興存儲技術來說，其成本和可靠性仍然是制約其大規模應用的主要因素。光存儲技術雖然具有很高的存儲密度和穩定性，但是目前仍處于實驗室階段，其商業化應用仍需要克服許多技術和經濟難題。

在未來的存儲技術發展過程中，人工智能（AI）和大數據分析等應用將會成為重要的驅動力。這些應用對于存儲速度、存儲密度和能效比等方面提出了更高的要求，同時也為存儲技術的發展帶來了新的機遇和挑戰。