Cómo mantener los datos seguros a largo plazo
Un equipo presenta una nueva vía de almacenamiento de datos a largo plazo basada en defectos a escala atómica
Con el desarrollo de Internet, las redes sociales o la computación en nube, la cantidad de datos que se crean a diario en todo el mundo se está disparando. Esto exige nuevas tecnologías que puedan proporcionar mayores densidades de almacenamiento combinadas con un archivado seguro de datos a largo plazo, mucho más allá de las capacidades de los dispositivos tradicionales de almacenamiento de datos. Un equipo internacional de investigación dirigido por el Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) propone ahora un nuevo concepto de almacenamiento de datos a largo plazo basado en defectos a escala atómica en el carburo de silicio, un material semiconductor. Estos defectos se crean mediante un haz de iones focalizado, lo que proporciona una alta resolución espacial, una rápida velocidad de escritura y un bajo consumo de energía para almacenar un solo bit, según informa el equipo en la revista Advanced Functional Materials.
Según las últimas estimaciones, cada día se crean unos 330 millones de terabytes de datos nuevos, y sólo en los dos últimos años se ha generado el 90 por ciento de los datos mundiales. Si las cifras ya sugieren la necesidad de tecnologías avanzadas de almacenamiento de datos, no es ni mucho menos el único problema asociado a este desarrollo. "El limitado tiempo de almacenamiento de los soportes actuales obliga a migrar los datos en un plazo de varios años para evitar cualquier pérdida de datos. Además de estar atrapados en perpetuos procedimientos de migración de datos, esto aumenta sustancialmente el consumo de energía, ya que se consume una cantidad significativa de energía en el proceso", afirma el Dr. Georgy Astakhov, del Instituto de Física de Haz de Iones e Investigación de Materiales de la HZDR.
Para mitigar esta crisis inminente, el equipo de Astakhov introduce ahora un nuevo concepto de almacenamiento de datos a largo plazo basado en defectos a escala atómica en el carburo de silicio. Estos defectos se infligen mediante un haz concentrado de protones o iones de helio y se leen utilizando mecanismos de luminiscencia asociados a los defectos.
Los dispositivos de almacenamiento tradicionales se ven frenados por la física
En la actualidad, la memoria magnética es la primera opción cuando se trata de soluciones de almacenamiento de datos que buscan grandes capacidades, mientras que las leyes de la física fijan los límites de las densidades de almacenamiento alcanzables. Para aumentarlas, hay que reducir el tamaño de las partículas magnéticas. Pero entonces cobran importancia las fluctuaciones térmicas y los procesos de difusión en el material, con el consiguiente deterioro del tiempo de almacenamiento. Afinar las propiedades magnéticas del material podría suprimir este efecto, pero esto tiene un precio: una mayor energía para almacenar la información. Del mismo modo, el rendimiento de los dispositivos ópticos también se ve frustrado por las leyes de la física. Debido al llamado límite de difracción, el bit de grabación más pequeño tiene un tamaño restringido: No puede ser más pequeño que la mitad de la longitud de onda de la luz, lo que establece el límite de la capacidad máxima de almacenamiento. La solución es la grabación óptica multidimensional.
El carburo de silicio presenta defectos a escala atómica, especialmente la ausencia de átomos de silicio en el lugar de la red. Los defectos se crean mediante un haz concentrado de protones o iones de helio, lo que proporciona alta resolución espacial, rápida velocidad de escritura y baja energía para almacenar un solo bit. "El límite de difracción de la densidad de almacenamiento inherente a los medios ópticos se aplica también en nuestro caso. Lo superamos mediante esquemas de codificación 4D. Aquí, las tres dimensiones espaciales y una cuarta dimensión de intensidad adicional se realizan controlando la posición lateral y la profundidad, así como el número de defectos. A continuación, leemos ópticamente los datos almacenados mediante fotoluminiscencia provocada por excitación óptica. Además, la densidad areal de almacenamiento puede mejorarse significativamente utilizando la excitación focalizada por haz de electrones que provoca catodoluminiscencia observable", destaca Astakhov algunas características destacadas de su método.
Almacenamiento de datos durante generaciones
La información almacenada podría volver a desaparecer de los defectos, dependiendo de las condiciones ambientales en las que se mantenga el medio, pero los científicos tienen buenas noticias teniendo en cuenta su material: "La desactivación de estos defectos en función de la temperatura sugiere un tiempo de retención mínimo de varias generaciones en condiciones ambientales", afirma Astakhov. Y aún hay más. Con excitación láser en el infrarrojo cercano, técnicas modernas de codificación y almacenamiento de datos multicapa, es decir, apilando hasta diez capas de carburo de silicio una sobre otra, el equipo alcanza una densidad de almacenamiento de área que se corresponde con la de los discos Blu-ray. Cambiando a la excitación por haz de electrones en lugar de la excitación óptica para la lectura de datos, el límite alcanzable de este modo corresponde a la densidad de almacenamiento areal récord de un prototipo de cinta magnética, que, sin embargo, tiene un tiempo de almacenamiento más corto y un mayor consumo de energía.
Para este trabajo, los científicos de Rossendorf unieron fuerzas con investigadores de la Universidad Julius-Maximilian de Würzburg (Alemania), el Laboratorio de Propulsión a Chorro del Instituto Tecnológico de California (EE.UU.), los Institutos Nacionales de Ciencia y Tecnología Cuántica (Japón) y la Universidad de Tohoku (Japón). El planteamiento conceptual del equipo no se limita al carburo de silicio y puede extenderse a otros materiales con defectos ópticamente activos, incluidos los materiales 2D.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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