Eiskristall speichert ein Terabyte Daten

Forscher am Institut für Angewandte Physik der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster haben ein holographisches Speichersystem entwickelt, das ohne bewegliche Komponente auskommt und Datenverarbeitung und Datenverschlüsselung mit integriert.

Dabei speichert ein Laser in einem optischen Speichermaterial elektronische Datenmuster auf Seiten, die fast gleichzeitig wieder abgerufen werden können. Datentransferraten von mehreren Gigabyte pro Sekunde und Zugriffszeiten weit unter einer Millisekunde sind deshalb möglich.

Der Grundgedanke der Holographie besteht darin, vollständige, von einem Objekt ausgehende Wellenfelder zu speichern. Dabei wird ein blauer Laserstrahl in einen Referenz- und in einen Datenstrahl gespalten. Ein Flüssigkristalldisplay prägt die analogen Bilddaten oder das digitale Muster heller und dunkler Datenpunkte dem Lichtstrahl auf. Anschließend wird der Bildstrahl im Kristall mit dem Strahl des Referenzarmes überlagert. Dieser ist durch das im Referenzstrahl eingebrachte Flüssigkristallelement speziell zur Speicherung der Bilder kodiert. Nach der Speicherung im Kristall wird dem Element ein neues Phasenmuster aufgeprägt, mit dem ein nachfolgendes Bild unabhängig eingespeichert werden kann. Nachdem alle Bilder abgelegt sind, können sie allein durch Eingabe des entsprechenden Phasenkodes auf dem Referenzarm unabhängig voneinander rekonstruiert und mit einem Sensor aufgezeichnet werden.

Die Vorteile des neuen Speichers sind hohe Packungsdichten und extrem kurze Zugriffszeiten. Ein zuckerwürfelgroßer Kristall verspricht eine Speicherkapazität im Bereich von einem Terabyte bei Ausleseraten von mehreren Gigabyte pro Sekunde und Zugriffszeiten unter einer Millisekunde. Wegen ihrer relativ langsamen Schreibzeiten im Bereich von einigen hunderten Millisekunden pro Datenseite, den schnellen Zugriffszeiten und Datentransferraten wird das Einsatzgebiet solcher Speicher vor allem in hochkapazitiven Archivdatenbanken gesehen. Die derzeit genutzten Eiskristalle müssen nach einem langwierigen Zuchtprozess gepolt und poliert werden, so dass sie in der Herstellung noch extrem teuer sind. Neuartige Polymere eröffnen jedoch Möglichkeiten, alternative Volumenmaterialien herzustellen, die sowohl die Datenspeicherung als auch die Informationsverarbeitung erlauben.