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物理学 > 光学

arXiv:2507.11363 (physics)
[提交于 2025年7月15日 ]

标题: 金刚石中的ND1中心用于极端条件下的长期数据存储

标题: ND1 centers in diamond for long-term data storage in extreme conditions

Authors:Ahsan Ali, Wei Huang, Khadga Jung Karki
摘要: 在极端条件下实现实际可行的长期数据存储是现代数据存储系统中尚未解决的问题。 本研究引入了一种新方法,利用钻石中的ND1中心进行高密度、三维光学数据存储。 通过使用近红外飞秒激光脉冲,我们展示了亚微米ND1缺陷位点的精确空间控制,实现了作为发光“凹坑”的高效数据编码。 ND1中心在紫外光谱范围内表现出强大的光致发光特性,由三光子吸收驱动,这本质上提供了数据的三维读取。 值得注意的是,这些中心在极端电场和磁场、温度范围从4 K到500 K以及腐蚀性化学环境中保持稳定,在长时间内没有观察到退化现象。 读取速度为500 MBits/s,受光致发光寿命限制,超过了传统蓝光技术,同时与现有的光学数据存储基础设施保持兼容。 我们的研究结果表明,基于钻石的ND1中心是一种有前途的耐久、高容量数据存储介质,即使在恶劣条件下也能保存关键信息数百万年。
摘要: Practically feasible long-term data storage under extreme conditions is an unsolved problem in modern data storage systems. This study introduces a novel approach using ND1 centers in diamonds for high-density, three-dimensional optical data storage. By employing near-infrared femtosecond laser pulses, we demonstrate the creation of sub-micron ND1 defect sites with precise spatial control, enabling efficient data encoding as luminescent ''pits." The ND1 centers exhibit robust photoluminescence in the UV spectrum, driven by three-photon absorption, which intrinsically provides a 3D reading of the data. Remarkably, these centers remain stable under extreme electric and magnetic fields, temperatures ranging from 4 K to 500 K, and corrosive chemical environments, with no degradation observed over extended periods. A reading speed of 500 MBits/s, limited by the lifetime of the photoluminescence, surpasses conventional Blu-ray technology while maintaining compatibility with existing optical data storage infrastructure. Our findings highlight diamond-based ND1 centers as a promising medium for durable, high-capacity data storage, capable of preserving critical information for millions of years, even under harsh conditions.
主题: 光学 (physics.optics)
引用方式: arXiv:2507.11363 [physics.optics]
  (或者 arXiv:2507.11363v1 [physics.optics] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2507.11363
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI(待注册)

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来自: Khadga Karki [查看电子邮件]
[v1] 星期二, 2025 年 7 月 15 日 14:30:01 UTC (3,035 KB)
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