Nie zuvor hat die Menschheit so viele Daten produziert wie heute. Viele dieser Daten müssen über Jahrzehnte oder sogar Jahrhunderte aufbewahrt werden, da sie einen großen persönlichen, rechtlichen, kommerziellen oder wissenschaftlichen Wert haben. Doch heutige Datenträger wie Festplatten oder Magnetbänder verlieren bereits nach wenigen Jahrzehnten ihre Funktion, sodass die Daten regelmäßig unter hohem Zeit- und Energieaufwand auf neue Speichermedien übertragen werden müssen. Forschende suchen deshalb nach Möglichkeiten, Informationen langfristig sicher zu bewahren.
Punkte im Glas
Ein Forschungsteam von Microsoft Research hat nun ein System namens Silica entwickelt, mit dem sich Daten effizient und beständig in Glas speichern lassen. Dabei graviert ein sogenannter Femtosekundenlaser mit extrem kurzen, hochenergetischen Laserpulsen winzige Muster in eine Platte aus haltbarem Quarz- oder Borosilikatglas. Codiert werden die Informationen in Form von Voxeln, also dreidimensionalen Pixeln – winzige Punkte im Glas, die durch ihre Position und Ausrichtung jeweils ein Bit an Daten speichern. Die einzelnen Voxel sind so klein und so dicht beieinander, dass 301 Schichten in einem zwei Millimeter dünnen Glasplättchen Platz finden. Auf einer Fläche von zwölf mal zwölf Zentimetern lassen sich so 4,8 Terabyte Daten speichern – so viel wie etwa zwei Millionen gedruckte Bücher oder 5.000 ultrahochauflösende 4K-Filme.
Pro Sekunde kann ein Laser zehn Millionen Pulse erzeugen und mit jedem Puls ein Voxel schreiben. Mit vier gleichzeitig arbeitenden Lasern erreichten die Forschenden Spitzengeschwindigkeiten von bis zu 65,9 Megabits pro Sekunde. Auslesen lassen sich die Daten Zeile für Zeile mit Hilfe eines automatisierten Mikroskops. Um die Fehlerrate so gering wie möglich zu halten, prüft zudem ein Algorithmus, der auf maschinellem Lernen basiert, die Datenpunkte auf Plausibilität und korrigiert bei Bedarf mögliche Lesefehler. Für zusätzliche Sicherheit schlägt das Forschungsteam zudem eine optimierte Redundanz vor: Wichtige Daten werden mehrfach an verschiedenen Stellen des Datenträgers gespeichert, damit sie sich auch rekonstruieren lassen, falls Teile beschädigt wurden und nicht mehr lesbar sind.
