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Pour répondre à cette accélération des besoins de stockage, des chercheurs du Fujian Normal University en Chine ont mis au point un procédé original exploitant simultanément plusieurs propriétés de la lumière pour graver des informations en trois dimensions. Cette méthode permet de loger bien plus de données dans un volume équivalent aux procédés traditionnels, offrant ainsi une piste sérieuse pour satisfaire la demande.
Représentation d'une page de données stockée dans un matériau par holographie, en utilisant simultanément l'intensité, la phase et la polarisation de la lumière.
Crédit: Xiaodi Tan, Fujian Normal University in China
La plupart des systèmes actuels, comme les disques durs, enregistrent les données sur une surface plane. La nouvelle technique, elle, s'appuie sur le principe de l'holographie pour inscrire l'information dans l'épaisseur d'un matériau. Par la superposition de plusieurs motifs dans un même volume, cette approche améliore sensiblement la densité de stockage.
L'idée d'un stockage holographique n'est pas nouvelle, mais l'innovation réside ici sur l'utilisation conjointe de trois propriétés de la lumière pour former des 'pages' d'informations optiques.
La lumière n'est pas qu'un simple flux lumineux. Elle possède notamment une propriété appelée polarisation, qui décrit la direction dans laquelle son onde vibre. Les chercheurs sont parvenus à faire de cette polarisation un canal d'information stable et fiable, en plus des propriétés d'intensité et de phase déjà utilisées.
Pour y arriver, ils ont appliqué une technique de modulation en trois dimensions qui permet à un seul dispositif optique de contrôler ces trois paramètres de manière simultanée et coordonnée. L'écriture est fiable et suffisamment rapide pour la plupart des besoins.
Toutefois, la lecture de ces données multidimensionnelles se heurtait jusqu'à présent à une difficulté technique de taille. Les capteurs standards ne peuvent mesurer directement et en une lecture que l'intensité de la lumière, laissant les autres informations inaccessibles.
Pour contourner cet écueil, les scientifiques ont eu recours à un réseau de neurones artificiel. Après un apprentissage sur des images de diffraction, celui-ci est devenu capable de reconstruire l'ensemble des trois dimensions à partir de simples mesures d'intensité. Il analyse les petites subtilités dans les motifs pour en déduire les informations manquantes sur la phase et la polarisation dans l'enregistrement.
Une fois le concept validé par l'expérience, les chercheurs ont observé que cette approche conjointe augmentait effectivement la quantité d'informations portée par une seule page holographique. Le décodage simultané par l'intelligence artificielle accélère aussi grandement la lecture, puisqu'il évite des mesures en plusieurs étapes. Cette alliance entre l'optique et l'IA permet ainsi un stockage à la fois dense avec une lecture à la fois fiable et rapide.
Pour l'instant, cette technologie demeure au stade expérimental. Plusieurs améliorations sont requises avant un éventuel déploiement. Les scientifiques prévoient d'accroître la résolution des données encodées et de renforcer la robustesse des matériaux de stockage sensibles à la polarisation.
L'objectif final est d'associer cette méthode à d'autres techniques de multiplexage afin d'enregistrer plusieurs pages de données en parallèle, et ainsi repousser encore les limites de capacité.