Исследователи из Фучжоуского педагогического университета (Китай) разработали метод голографического хранения данных — он позволяет записывать и считывать информацию в трех измерениях, используя амплитуду, фазу и поляризацию. Результаты опубликованы в журнале Optica.
В отличие от традиционных систем (жестких и оптических дисков), где данные записываются на поверхность, голографический подход размещает информацию по всему объему материала с помощью лазера — это кратно увеличивает объем хранилища и скорость передачи данных за счет перекрывающихся световых структур.
В традиционных голографических системах хранения данных для кодирования обычно используется одно световое измерение, например, амплитуда или фаза, или, в крайнем случае, два этих измерения. Основываясь на принципе поляризационной голографии, физики использовали архитектуру глубокого обучения, известную как сверточная нейронная сеть, чтобы использовать поляризацию в качестве независимого информационного измерения.
Ключевое достижение — метод «поляризационной голографии на основе тензоров». Он позволяет сохранять поляризационное состояние света при реконструкции, делая поляризацию надежным каналом для дополнительной информации
Поляризация света — это ориентация его световых волн в пространстве. Она может быть вертикальной, горизонтальной или круговой. Раньше при восстановлении голографических данных информация о поляризации не учитывалась или терялась — фактически часть потенциального «объема» для хранения данных оставалась неиспользованной. Новый метод позволяет зафиксировать и сохранить эти данные, то есть задействовать еще один параметр для кодирования информации.
Для кодирования ученые применили стратегию трехмерной модуляции: регулируя интенсивность и фазу двух перпендикулярных поляризационных состояний, они заставили пространственный модулятор света кодировать сразу три параметра в оптическом поле.
Расшифровать такую сложную информацию помогают сверточные нейронные сети: они обучаются на двух дифракционных изображениях (с вертикальным поляризатором и без него) и учатся одновременно реконструировать амплитуду, фазу и поляризацию по измерениям интенсивности.
Технология находится на стадии разработки. В планах — повысить стабильность материалов для записи, увеличить число уровней серого при кодировании (то есть количество оттенков, используемых для хранения данных) и интегрировать метод с объемным голографическим мультиплексированием. Это позволит записывать сразу несколько независимых наборов данных — как будто несколько слоев информации друг над другом — и считывать их по отдельности.
Ранее Наука Mail рассказывала, что ученые создали оптический элемент памяти на основе света.
