Microsoft ha anunciado Project HSD, un esfuerzo por construir dispositivos de almacenamiento holográficos para su servicio en la nube Azure.
Si bien la idea de almacenar datos en todo el volumen del medio (en lugar de en la superficie como con los dispositivos de almacenamiento de datos magnéticos y ópticos) no es nueva, Microsoft cree que los avances en la pantalla y la cámara de los teléfonos inteligentes significan que la lectura de datos de los HSD ahora es mucho más escalable .
Además, al diseñarlo para centros de datos, la empresa puede crear un producto a escala de rack, en lugar de tener que preocuparse por un tamaño más pequeño para el consumidor.
El almacenamiento holográfico utiliza luz para crear pequeños hologramas dentro de un cristal, cada uno con cientos de kilobytes de datos. La difracción de un pulso de luz del holograma grabado y la captura del resultado en la cámara se puede usar para leer lo que hay en el holograma, con la luz cambiando su ángulo para alcanzar diferentes hologramas dentro del dispositivo más amplio (para una explicación más técnica, ver más abajo).
Luego, se puede usar luz ultravioleta para limpiar el holograma, lo que permite volver a usarlo. Esto difiere del proyecto de almacenamiento Project Silica de Microsoft, que incorpora datos dentro del vidrio para escribir una vez, leer muchos (WORM) almacenamiento de archivo. La compañía está lanzando Silica como un producto de almacenamiento en frío a largo plazo y HSD como un dispositivo de almacenamiento en caliente que algún día podría competir con los HDD.
La compañía afirma que ha realizado varios avances importantes en HSD y que su sistema es 1.8 veces más denso que los prototipos de investigación de HSD más conocidos públicamente.
Esto fue posible en parte al recurrir a tecnologías que han avanzado rápidamente durante la última década, dijo el director de tecnología de Microsoft, Mark Russinovich, en Ignite recientemente. "Si echamos un vistazo a los tipos de tecnologías requeridas para implementar de manera muy eficiente el almacenamiento holográfico, necesitamos cámaras de muy alta resolución. Si echas un vistazo a las cámaras que salen de los teléfonos inteligentes básicos en la actualidad, tienes rangos de megapíxeles que necesitamos para comercializar una tecnología como esta".
Los teléfonos inteligentes también han ayudado a reducir el costo de las pantallas de visualización, útiles para los moduladores de luz espacial LCOS de alta resolución.
"Hemos podido leer y escribir sin búsquedas mecánicas para desbloquear tasas de acceso que son comparables a los discos duros", dijo Russinovich. "También hemos podido aprovechar la computación de software a través del aprendizaje profundo para poder leer con altos grados de precisión los datos que se han almacenado en el almacenamiento holográfico".
Cómo funciona
En el caso de Microsoft, la compañía está usando un cristal de niobato de litio (LiNBO3), con un dopante de hierro agregado. Esto aporta un nivel de donante de electrones adicional y un estado de trampa profunda a los niveles de energía electrónica del LiNBO3.
Para almacenar datos, se utilizan dos haces de luz verde para iluminar el cristal: uno es un haz portador de almacenamiento de datos y el otro un haz de referencia. Donde los dos haces se cruzan se crea un patrón de interferencia.
En las regiones brillantes del patrón de interferencia, el cristal absorbe la luz, lo que hace que los electrones se exciten desde el nivel del donante de hierro hasta la banda de conducción donde los electrones pueden moverse libremente alrededor de la red cristalina. Estos electrones luego decaen preferentemente hacia el nivel profundo de la trampa de hierro donde permanecen atrapados.
Esto da como resultado una distribución espacialmente variable en la densidad de electrones y su campo eléctrico asociado que almacena los datos como un holograma.
Los datos se pueden leer difractando el haz de referencia del holograma almacenado y capturando la imagen de datos en una cámara.
Exponerlo a la luz ultravioleta excita a los electrones fuera del nivel profundo de la trampa de hierro, donde luego se descomponen preferentemente en el nivel del donante de hierro, restableciendo el medio para ser utilizado nuevamente.