（2）多維光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

多維光存儲(chǔ)的復(fù)用維度,、存儲(chǔ)光盤(pán)及讀取原理如圖3所示,。相較DVD藍(lán)光等二維（2D）光學(xué)存儲(chǔ)方式，三維（3D）光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)充分利用各向同性材料的體積,，可以在材料內(nèi)部的任何位置存儲(chǔ)數(shù)據(jù),。同時(shí)，為了進(jìn)一步超越存儲(chǔ)容量的限制,，研究人員在傳統(tǒng)空間三維之外探索其他維度,，這些維度包括了光的振幅、頻率（波長(zhǎng)）,、相位,、偏振以及光波前的其它物理參量等，它們都可以攜帶和記錄信息,，涉及了基于雙折射,、等離子體共振和熒光等光學(xué)特性的方法。如圖3(a)所示,，目前,，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出的復(fù)用維度包括介質(zhì)的三維空間、偏振,、波長(zhǎng)以及光強(qiáng),。其中包括基于金納米棒的波長(zhǎng)、偏振,、三維空間復(fù)用的五維度光存儲(chǔ)，以及基于納米光柵結(jié)構(gòu)的偏振,、光強(qiáng),、三維空間復(fù)用的五維度光存儲(chǔ)。但受限于材料對(duì)光各個(gè)參數(shù)的響應(yīng)不同,，六維度光存儲(chǔ)技術(shù)一直未得以實(shí)現(xiàn),，另外光的軌道角動(dòng)量特性雖然已被用在量子存儲(chǔ)上，但在數(shù)據(jù)長(zhǎng)效存儲(chǔ)上并未得以實(shí)現(xiàn)^[4],。

例如,，韓國(guó)和法國(guó)的科研團(tuán)隊(duì)合作發(fā)明了一種在玻璃里用激光“寫(xiě)"數(shù)據(jù)的技術(shù)。這種技術(shù)可以在玻璃的不同層上存儲(chǔ)數(shù)據(jù),，就像是在書(shū)架的每一層上都放書(shū)一樣,。浙江大學(xué)和之江實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合團(tuán)隊(duì)利用超快激光誘導(dǎo)非晶化相變的局部光學(xué)相位調(diào)制,，在材料表面制造出微小的結(jié)構(gòu)，通過(guò)控制這些結(jié)構(gòu)的形狀和顏色,，就能存儲(chǔ)數(shù)據(jù),。通過(guò)圖像識(shí)別進(jìn)行高速數(shù)據(jù)提取，達(dá)到了大約1.2 Gb/s,，并且準(zhǔn)確度高達(dá)約99.7%,，無(wú)需依賴(lài)昂貴且復(fù)雜的光學(xué)分析系統(tǒng)和信號(hào)處理過(guò)程，有效緩解了多維光存儲(chǔ)技術(shù)數(shù)據(jù)讀取速度慢的問(wèn)題^[5],。在實(shí)際應(yīng)用中,，多維光學(xué)存儲(chǔ)技術(shù)可以應(yīng)用于海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、結(jié)構(gòu)色打印,、多功能衍射光學(xué)元件,、矢量全息、多維信息加密等場(chǎng)景,，具有廣泛的應(yīng)用前景,。

圖3 (a) 多維光存儲(chǔ)的復(fù)用維度示意圖^[1] ，(b) 多維光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)光盤(pán)及讀取原理

（3）超分辨光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

光學(xué)衍射極限是光學(xué)存儲(chǔ)技術(shù)中的一個(gè)關(guān)鍵障礙,，它決定了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的最小單元尺寸,。為了克服這一限制，科學(xué)家們一直在探索新的技術(shù)路徑,。其中,，超分辨光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的出現(xiàn)，為我們提供了一種全新的解決方案,。這項(xiàng)技術(shù)通過(guò)創(chuàng)新的光學(xué)手段,，突破了傳統(tǒng)光學(xué)衍射的束縛，使得數(shù)據(jù)存儲(chǔ)點(diǎn)的尺寸可以做得更小,，從而大幅提升了存儲(chǔ)密度^{[6, 7]},。

2015年，李向平,、曹耀宇等人運(yùn)用雙光束超分辨技術(shù)實(shí)現(xiàn)超大容量的光存儲(chǔ),，將800 nm飛秒超快光源作為記錄光束，375 nm連續(xù)激光作為抑制光束,，在玻璃基板上實(shí)現(xiàn)了最小33 nm的記錄點(diǎn),，實(shí)現(xiàn)大大提高了存儲(chǔ)面密度^[7]。目前,，前沿的超分辨光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)是上海光學(xué)精密機(jī)械研究所阮昊研究員團(tuán)隊(duì)和上海理工大學(xué)顧敏院士聯(lián)合的一種雙光束調(diào)控聚集誘導(dǎo)發(fā)光超分辨光存儲(chǔ)技術(shù)^[8],，實(shí)驗(yàn)上第一次在信息寫(xiě)入和讀出均突破了衍射極限的限制，實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)尺寸為54 nm,、道間距為70 nm的超分辨數(shù)據(jù)存儲(chǔ),，并完成了100層的多層記錄,，單盤(pán)等效容量達(dá)Pb量級(jí)，這相當(dāng)于把一個(gè)小型數(shù)據(jù)中心機(jī)柜縮小到一張光盤(pán)上,，這一成果不僅極大地提高了存儲(chǔ)效率,，而且對(duì)于應(yīng)對(duì)大數(shù)據(jù)時(shí)代日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求具有重要的戰(zhàn)略意義。

圖4 (a) 衍射的限制,，(b) 超分辨光信息存儲(chǔ)技術(shù)示意圖

在人工智能驅(qū)動(dòng)的數(shù)字化時(shí)代背景下,，光存儲(chǔ)技術(shù)的革新正扮演著至關(guān)重要的角色。超分辨光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù),，作為其中的楷模,，正以其很好的存儲(chǔ)密度、速度和安全性,，為海量數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期保存提供了強(qiáng)有力的保障,。該技術(shù)通過(guò)突破光學(xué)衍射的傳統(tǒng)限制，實(shí)現(xiàn)了在更小單位體積內(nèi)存儲(chǔ)更多信息的可能,，極大地提升了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的效率和可靠性^[9-10],。同時(shí)，隨著全息光存儲(chǔ),、多維光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等技術(shù)的相繼問(wèn)世,，我們見(jiàn)證了光存儲(chǔ)技術(shù)的一次重大飛躍，它們?nèi)缤瑪?shù)據(jù)存儲(chǔ)領(lǐng)域的“文藝復(fù)興",，不僅極大地豐富了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的策略,，也為信息的快速存取和高度安全提供了新的解決方案。這些技術(shù)的發(fā)展,，預(yù)示著未來(lái)個(gè)人和企業(yè)將能夠以更低的成本,、更便捷的方式管理和維護(hù)龐大的數(shù)據(jù)資產(chǎn)。此外,，這些新興光存儲(chǔ)技術(shù)在推動(dòng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的同時(shí),，也為人工智能的進(jìn)一步探索和創(chuàng)新提供了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。它們?nèi)缤刈o(hù)數(shù)字世界的“超級(jí)英雄",，以其“超能力"共同維護(hù)著信息的安全和秩序,。隨著技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步和應(yīng)用的不斷深入，超分辨光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)將在構(gòu)建未來(lái)社會(huì)的信息基礎(chǔ)設(shè)施中發(fā)揮更加核心的作用,，為人類(lèi)在數(shù)字時(shí)代的自由探索和創(chuàng)新活動(dòng)提供堅(jiān)實(shí)的支撐。