La tecnologia di archiviazione dati potrebbe subire un cambiamento incredibile grazie a un nuovo concetto che sfrutta la meccanica quantistica e una tecnica di “wavelength multiplexing”, il Quantum CD. Gli scienziati ipotizzano un dispositivo di memoria ottica ultra-denso che potrebbe raggiungere una capacità fino a mille volte superiore rispetto agli attuali dischi ottici.
Potenziale rivoluzionario dei dischi quantistici per lo storage ultra-denso
I ricercatori hanno proposto un innovativo dispositivo di archiviazione dati basato su un materiale sorprendente: i cristalli di ossido di magnesio (MgO) arricchiti con elementi di terre rare. Questi componenti, inseriti nei cristalli, hanno la capacità di emettere fotoni che, a loro volta, vengono assorbiti da particolari “difetti quantistici” presenti nella struttura del materiale.
L’attuale tecnologia ottica di memorizzazione, come CD e DVD, è limitata dal “limite di diffrazione” della luce: un dato su questi supporti non può essere più piccolo della lunghezza d’onda del laser utilizzato per leggere o scrivere. A proposito, sapete come funziona un CD? Tuttavia, con questa tecnica, che impiega diverse lunghezze d’onda di luce, si ipotizza di poter comprimere molti più dati nello stesso spazio.
Come spiegato dalla co-autrice dello studio, Giulia Galli dell’Università di Chicago, è stato possibile calcolare la fisica fondamentale che regola il trasferimento di energia tra questi difetti quantistici, evidenziando un meccanismo che potrebbe portare a un’efficienza senza precedenti per la memoria ottica.
Lo studio: https://journals.aps.org/prresearch/abstract/10.1103/PhysRevResearch.6.033170
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Modellando il comportamento della luce su scala nanometrica, gli scienziati hanno capito come l’energia si sposta tra gli emettitori e i difetti quantistici, e come questi ultimi potrebbero immagazzinare i dati a lungo termine.
Gli attuali laser ottici, come quelli a infrarossi o usati nei DVD, hanno fotoni che misurano tra i 500 nm e 1 micrometro, mentre questa nuova tecnologia quantistica opera su scale molto più piccole, permettendo quindi un immagazzinamento dati 1.000 volte più denso rispetto alle tecnologie precedenti.
Grazie ai difetti quantistici, quando questi assorbono l’energia emessa, si attivano in uno “stato di spin” difficile da invertire, potenzialmente conservando i dati anche per lunghi periodi.
Tuttavia, una delle principali sfide rimane l’affidabilità a temperatura ambiente: molte tecnologie quantistiche richiedono infatti temperature vicine allo zero assoluto per funzionare correttamente e prevenire la “decoerenza” o perdita di dati. Riuscire a implementare il quantum CD a temperature ordinarie sarà dunque cruciale per garantirne la praticità.
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