Science Advances: 三维高密度光致磁全息
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随着大数据时代的来临，人类社会正在经历前所未有的信息爆炸。根据国际数据组织（International DataCorporation）在2011年的预测，全球2020年产生的数据将达到35ZB (1 ZB=10^12GB)。目前，表面磁化存储技术是数据存储和记录的主要方法，如硬盘和磁带等。最好的商业磁存储依靠纳米探针实现磁场增强可在二维平面诱发纳米精度的磁翻转，从而达到1 Tbits 每平方英寸的面密度存储。尽管通过热辅助磁记录等最新技术，在实验室环境下可以将存储密度提高到10 Tbits每平方英寸，但此容量仍不能满足下一代大数据存储的要求。三维（3D）磁记录（体积磁全息法）是实现极高密度磁存储的替代方法。然而，即便采用多层磁性材料纵向叠加，纳米探针和热辅助技术也只能诱发表面材料磁化及翻转，并不能轻易磁化表面层以下磁材料，所以无法实现超高密度的三维体全息磁存储和记录。
近日，来自新加坡国立大学，深圳大学—新加坡国立大学光电科技协同创新中心的仇成伟教授团队与来自太原理工大学，新加坡科技研究局的合作者提出了一种全新的三维高密度光致磁全息技术。该工作发表在Science子刊《Science Advances》, 文章标题为“Three-dimensionalsupercritical resolved light-induced magnetic holography”。
图1.超分辨磁化点光学实现原理图
此方案充分利用了仇成伟团队之前研究的超振荡（super-oscillation）和超临界透镜（super-criticallens）的基础，通过多光束相干干涉的方案（图1(a)），实现了三维空间超临界聚焦光斑，突破了衍射极限，达到了 1872Tbits每立方英寸的指标（图1(b)）。此方案没有超振荡旁瓣的影响，且通过光束的自旋特性实现了每个读写点可调的磁翻转（图1(c)）。数据读取可借助共焦激光扫描显微镜技术，将激光聚焦到要读取的数据点，通过磁存储点的光偏振方向发生变化（且光强度大），在共焦显微镜的共轭相面加针孔过滤掉光强大但非所需数据点的光信号。
图2.磁全息图在身份验真应用的图解
除高密度数据存储外，此三维磁全息技术在信息安全，如信用卡身份认证方面有潜在应用。目前，磁条刷卡支付的最大缺点是容易被复制。此光致磁全息技术可极大的提高常规磁条的安全性。图2简要说明了这种加密方式，新加坡国立大学的网址QR码和标志分别记录下磁条上。当偏振器旋转到三角形位置时，新加坡国立大学网址QR码被相机捕获；当偏振器旋转到六边形位置时，新加坡国立大学标志被相机捕获。由于磁全息图的技术壁垒，仿造及其困难，故若将磁全息图和信用卡磁条整合起来，磁全息图中的信息做作为交易验证码从而提高交易安全性。
仇成伟团队提出的光致磁全息这一突破性技术在超高容量信息存储和信息安全方面有着广泛的应用前景，同时为国家大数据的存储做了技术储备和推动作用。
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