Ewige Daten: Wie Diamanten die Zukunft der Datenspeicherung verändern könnten
Wissenschaftler haben herausgefunden, dass Diamanten Daten über Millionen von Jahren speichern können.
Diamanten als Speichermedien: Wissenschaftler entdecken, wie der Edelstein Daten über Millionen von Jahren sichern kann.
Foto: PantherMedia / Andriy Popov
Diamanten werden seit Jahrhunderten als Symbol für Ewigkeit und Unvergänglichkeit verehrt. Ihre außergewöhnliche Härte und der unverwechselbare Glanz machen sie zu einem einzigartigen Material, das die Zeit überdauert. Chinesische Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen haben nun nachgewiesen, dass nicht nur die Edelsteine an sich eine außergewöhnlich hohe Lebenserwartung besitzen. Diamanten haben auch die Fähigkeit, Daten über Millionen von Jahren hinweg zu speichern.
Den Forschenden ist es gelungen, riesige Mengen an Informationen in die Kristallstruktur von Diamanten einzubetten. Diese Entdeckung könnte es ermöglichen, wichtige Daten für die Nachwelt zu bewahren und über unvorstellbar lange Zeiträume hinweg zugänglich zu machen.
Langlebige Lösungen zur Datenspeicherung entwickeln
In der heutigen digitalen Welt ist es entscheidend, effiziente und langlebige Lösungen zur Datenspeicherung zu entwickeln. Verbesserungen bei der Speicherkapazität, Datenübertragung, Lebensdauer und Energieverbrauch sind notwendig, um die digitale Datenspeicherung weiter voranzutreiben.
Denn: Moderne Datenträger wie Festplatten, SSDs, DVDs und USB-Sticks bieten eine schnelle und effiziente Möglichkeit, Informationen zu speichern, jedoch ist ihre Haltbarkeit begrenzt. Festplatten und SSDs haben eine Lebensdauer von etwa drei bis zehn Jahren, abhängig von der Nutzung und den Speicherbedingungen. Magnetische Speichermedien wie Festplatten sind anfällig für physische Schäden und Verlust durch Magnetfelder, während SSDs mit der Zeit an Speicherzellen verlieren, was zu einem Datenverlust führen kann. Optische Medien wie DVDs und Blu-ray-Discs können theoretisch mehrere Jahrzehnten halten, doch auch hier spielen Faktoren wie Lagerung und Kratzer eine Rolle. Die Entwicklung langlebigerer Datenträger, etwa die Speicherung in Diamanten oder auf Quantencomputern, könnte die Datenhaltung über viel längere Zeiträume hinweg ermöglichen.
Sehr hohe Speicherdichte
Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen aus China haben in ihrer Studie ein Diamant-Speichermedium vorgestellt, das fluoreszierende Vakanzzentren als Speichereinheiten nutzt. Es bietet eine hohe Speicherdichte von 14,8 TBit cm–3, eine schnelle Schreibgeschwindigkeit von 200 fs und eine geschätzte Lebensdauer von Millionen Jahren ohne Wartung. Die Daten können mit einer hohen Genauigkeit von über 99 % ausgelesen werden, was zeigt, dass diese Methode den praktischen Anforderungen an die Datenspeicherung gerecht wird und eine vielversprechende Lösung für zukünftige Speicherbedürfnisse darstellt.
Atomare Struktur der Diamanten modifiziert
Das Team von Ya Wang an der University of Science and Technology of China in Hefei hat dazu die atomare Struktur der Diamanten modifiziert.
Mit Laserimpulsen haben sie Diamantsplitter beschossen, wodurch Kohlenstoffatome verschoben wurden und winzige Lücken im Kristallgitter entstanden. Durch die gezielte Anordnung dieser Lücken können verschiedene Helligkeitsstufen erzeugt werden. So lassen sich Muster in den Diamanten erstellen, die als Codes für Daten dienen. Da die Struktur des Diamanten dabei stabil bleibt, sollen die kodierten Muster Millionen Jahre lang erhalten bleiben.
Diese Speichermethode könnte in Supercomputern, der künstlichen Intelligenz oder bei Quantencomputern eingesetzt werden.
Andere Ansätze zur Datenspeicherung mit Diamanten
Der japanische Forscher Makoto Kasu von der Saga University verfolgte einen ähnlichen Ansatz zur Datenspeicherung. Zusammen mit einem Präzisions-Diamantschmuckhersteller entwickelte er einen 2-Zoll-Diamant-Wafer, der angeblich 25 EB an Daten mithilfe von Quantenmemory speichern kann.
Anstatt herkömmliche binäre Daten als Bits zu speichern, nutzt die Quantenmemory Qubits, die in Quanten-Superpositionen gespeichert werden. Dabei kommen Stickstoffvakanzstellen im Diamantmaterial zum Einsatz. Während binäre Daten normalerweise als Eins oder Null gespeichert werden – zum Beispiel durch magnetische Polarität, Ladung in Flash-Speichern oder Widerstand in ReRAM – speichert Quantenmemory Daten als Qubits, die mehr als nur zwei Zustände annehmen können.
Diamanten in der Elektronik
Die Diamantelektronik, bei der Diamant als überlegenes Material gegenüber Silizium genutzt wird, wird bereits seit Jahrzehnten intensiv erforscht. Ein Forschungsteam des Fraunhofer USA Center Midwest hat Nanomembranen aus frei stehenden polykristallinen Diamanten entwickelt. Diese könnten die Kühlung von Chips in der Leistungselektronik dank ihrer herausragenden Wärmeleitfähigkeit deutlich verbessern und somit die Leistungsfähigkeit steigern. In der Elektromobilität könnte dies zu wesentlich kürzeren Ladezeiten führen.
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