（2）多維光學數(shù)據(jù)存儲

多維光存儲的復用維度、存儲光盤及讀取原理如圖3所示。相較DVD藍光等二維（2D）光學存儲方式，三維（3D）光學數(shù)據(jù)存儲充分利用各向同性材料的體積，可以在材料內(nèi)部的任何位置存儲數(shù)據(jù)。同時，為了進一步超越存儲容量的限制，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）、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特性的方法。如圖3(a)所示，目前，已經(jīng)開發(fā)出的復用維度包括介質(zhì)的三維空間、偏振、波長以及光強。其中包括基于金納米棒的波長、偏振、三維空間復用的五維度光存儲，以及基于納米光柵結(jié)構(gòu)的偏振、光強、三維空間復用的五維度光存儲。但受限于材料對光各個參數(shù)的響應不同，六維度光存儲技術(shù)一直未得以實現(xiàn)，另外光的軌道角動量特性雖然已被用在量子存儲上，但在數(shù)據(jù)長效存儲上并未得以實現(xiàn)^[4]。

例如，韓國和法國的科研團隊合作發(fā)明了一種在玻璃里用激光“寫"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數(shù)據(jù)，就像是在書架的每一層上都放書一樣。浙江大學和之江實驗室聯(lián)合團隊利用超快激光誘導非晶化相變的局部光學相位調(diào)制，在材料表面制造出微小的結(jié)構(gòu)，通過控制這些結(jié)構(gòu)的形狀和顏色，就能存儲數(shù)據(jù)。通過圖像識別進行高速數(shù)據(jù)提取，達到了大約1.2 Gb/s，并且準確度高達約99.7%，無需依賴昂貴且復雜的光學分析系統(tǒng)和信號處理過程，有效緩解了多維光存儲技術(shù)數(shù)據(jù)讀取速度慢的問題^[5]。在實際應用中，多維光學存儲技術(shù)可以應用于海量數(shù)據(jù)存儲、結(jié)構(gòu)色打印、多功能衍射光學元件、矢量全息、多維信息加密等場景，具有廣泛的應用前景。

圖3 (a) 多維光存儲的復用維度示意圖^[1] ，(b) 多維光學數(shù)據(jù)存儲光盤及讀取原理

（3）超分辨光學數(shù)據(jù)存儲

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

2015年，李向平、曹耀宇等人運用雙光束超分辨技術(shù)實現(xiàn)超大容量的光存儲，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，在玻璃基板上實現(xiàn)了最小33 nm的記錄點，實現(xiàn)大大提高了存儲面密度^[7]。目前，前沿的超分辨光學數(shù)據(jù)存儲技術(shù)是上海光學精密機械研究所阮昊研究員團隊和上海理工大學顧敏院士聯(lián)合的一種雙光束調(diào)控聚集誘導發(fā)光超分辨光存儲技術(shù)^[8]，實驗上第一次在信息寫入和讀出均突破了衍射極限的限制，實現(xiàn)了點尺寸為54 nm、道間距為70 nm的超分辨數(shù)據(jù)存儲，并完成了100層的多層記錄，單盤等效容量達Pb量級，這相當于把一個小型數(shù)據(jù)中心機柜縮小到一張光盤上，這一成果不僅極大地提高了存儲效率，而且對于應對大數(shù)據(jù)時代日益增長的數(shù)據(jù)存儲需求具有重要的戰(zhàn)略意義。

圖4 (a) 衍射的限制，(b) 超分辨光信息存儲技術(shù)示意圖

在人工智能驅(qū)動的數(shù)字化時代背景下，光存儲技術(shù)的革新正扮演著至關(guān)重要的角色。超分辨光學數(shù)據(jù)存儲技術(shù)，作為其中的楷模，正以其很好的存儲密度、速度和安全性，為海量數(shù)據(jù)的長期保存提供了強有力的保障。該技術(shù)通過突破光學衍射的傳統(tǒng)限制，實現(xiàn)了在更小單位體積內(nèi)存儲更多信息的可能，極大地提升了數(shù)據(jù)存儲的效率和可靠性^[9-10]。同時，隨著全息光存儲、多維光學數(shù)據(jù)存儲等技術(shù)的相繼問世，我們見證了光存儲技術(shù)的一次重大飛躍，它們?nèi)缤瑪?shù)據(jù)存儲領(lǐng)域的“文藝復興"，不僅極大地豐富了數(shù)據(jù)存儲的策略，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，預示著未來個人和企業(yè)將能夠以更低的成本、更便捷的方式管理和維護龐大的數(shù)據(jù)資產(chǎn)。此外，這些新興光存儲技術(shù)在推動數(shù)字經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的同時，也為人工智能的進一步探索和創(chuàng)新提供了堅實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。它們?nèi)缤刈o數(shù)字世界的“超級英雄"，以其“超能力"共同維護著信息的安全和秩序。隨著技術(shù)的持續(xù)進步和應用的不斷深入，超分辨光學數(shù)據(jù)存儲技術(shù)將在構(gòu)建未來社會的信息基礎(chǔ)設施中發(fā)揮更加核心的作用，為人類在數(shù)字時代的自由探索和創(chuàng)新活動提供堅實的支撐。