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Estudio de Microsoft Research demuestra que el sistema Silica utiliza láseres de femtosegundos para grabar hasta 2 millones de libros en un cuadrado de vidrio del tamaño de la palma de la mano, con pruebas que indican estabilidad y legibilidad de los datos por más de 10.000 años
Científicos de Microsoft Research, en Estados Unidos, demostraron el sistema Silica, capaz de almacenar el equivalente a 2 millones de libros en un cuadrado de vidrio delgado del tamaño de la palma de la mano, con datos que pueden permanecer legibles por más de 10.000 años, según un estudio en la revista Nature.
La investigación describe cómo un diminuto cuadrado de vidrio puede funcionar como medio de almacenamiento a largo plazo. El sistema, llamado Silica, escribe y lee información en trozos comunes de vidrio utilizando pulsos de láser extremadamente cortos para registrar datos en profundidad.
De acuerdo con el artículo publicado en la revista Nature, las pruebas realizadas indican que los datos grabados en ese cuadrado de vidrio permanecerán legibles por más de 10.000 años. El proyecto presenta una plataforma completa, reuniendo codificación, grabación, lectura, decodificación y corrección de errores.
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Cómo el cuadrado de vidrio utiliza pulsos de láser ultracortos
El sistema Silica emplea pulsos de luz láser ultracortos para inscribir información en el interior del vidrio. Cada pulso dura cuatrillonésimos de segundo, conocidos como femtosegundos o 10⁻¹⁵ s.
Para ilustrar esta escala de tiempo, comparar diez femtosegundos a un minuto equivale a comparar un minuto a la edad entera del universo. Estos pulsos permiten alterar la estructura molecular del vidrio únicamente en la región focalizada.
Los destellos ultracortos también pueden generar ráfagas aún más breves, con duración de attosegundos, equivalentes a 10⁻¹⁸ s. En 2023, el Premio Nobel de Física fue concedido a Ferenc Krausz, Anne L’ Huillier y Pierre Agostini por trabajos pioneros relacionados con estas ráfagas.
En el contexto del cuadrado de vidrio, los láseres producen luz con longitud de onda que normalmente atraviesa el material sin interacción. Sin embargo, cuando se enfocan con precisión, crean un campo eléctrico intenso capaz de modificar la estructura molecular local.
Escritura tridimensional en el cuadrado de vidrio mediante voxels
La técnica altera únicamente un volumen tridimensional diminuto, frecuentemente con menos de una millonésima de metro de lado. Este volumen se llama voxel, que puede ser producido en posiciones controladas dentro del vidrio.
El uso de voxels grabados por láser para almacenamiento tridimensional no es una idea reciente. En la década de 1990, Eric Mazur y colegas de la Universidad de Harvard investigaron el almacenamiento óptico volumétrico utilizando láseres de femtosegundo.
El trabajo demostró que estructuras de datos permanentes podían ser inscritas en vidrio común. En 2014, Peter Kazansky y investigadores de la Universidad de Southampton informaron sobre almacenamiento en vidrio de cuarzo fundido con vida útil aparentemente ilimitada.
En 2024, Kazansky fundó la empresa SPhotonix para comercializar lo que describen como nanoestructuración de vidrio 5D. Un dispositivo similar apareció en la película Misión Imposible, La Venganza Final, como una caja fuerte capaz de contener una IA poderosa.
Sistema Silica integra codificación, lectura y corrección de errores en el cuadrado de vidrio
El proyecto Silica no reclama un nuevo descubrimiento científico. El equipo presenta una demostración integral de tecnología práctica aplicable al mundo real, reuniendo todos los elementos esenciales de almacenamiento basado en láseres de femtosegundo y vidrio.
Entre los componentes integrados están la codificación de datos, grabación, lectura, decodificación y corrección de errores. El trabajo evalúa estrategias de confiabilidad, velocidad de escritura, eficiencia energética y densidad de datos en el cuadrado de vidrio.
Un microscopio se utiliza para leer la información grabada en el material. La investigación analizó dos tipos principales de voxels creados por láser en el interior del vidrio.
El primer tipo consiste en estructuras alargadas similares a vacíos, formadas por microexplosiones a láser. Este método permite una densidad de almacenamiento de 1,59 gigabits por milímetro cúbico.
El segundo tipo se basa en cambios sutiles en el índice de refracción local del vidrio. Estas grabaciones pueden realizarse más rápidamente y con menor consumo de energía, aunque almacenan menos datos por milímetro cúbico.
Este método alcanza alrededor de 65,9 megabits por segundo. Según los autores, esta velocidad podría ampliarse con el uso de más haces de láser.
Pruebas indican estabilidad de más de 10.000 años para datos en el cuadrado de vidrio
Experimentos de envejecimiento acelerado indican que los datos grabados permanecen estables por más de 10.000 años, incluso en el caso de los voxels de fase más sensibles. Este período supera la vida útil de medios convencionales, como cintas magnéticas y discos duros.
El almacenamiento de datos de archivo denso, rápido y con bajo consumo de energía se presenta como aplicación práctica de los láseres ultrarrápidos. Actualmente, estos equipos pueden ser adquiridos listos para uso industrial.
El autor Alex Fuerbach, profesor del Centro de Investigación en Fotónica de la Universidad Macquarie, relata que a finales de la década de 1990 pocos laboratorios poseían capacidad para construir láseres de femtosegundos.
Tras décadas de desarrollo tecnológico, los láseres ultrarrápidos con confiabilidad, potencia y tasas de repetición adecuadas se han vuelto disponibles comercialmente. El avance viabiliza aplicaciones como el cuadrado de vidrio para almacenamiento a largo plazo.
A medida que la fotónica ultrarrápida madura, tienden a surgir nuevas aplicaciones. El sistema Silica consolida décadas de investigación en una plataforma integrada de almacenamiento en vidrio, demostrando el potencial de un pequeño bloque de vidrio como medio duradero para datos a gran escala.
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