我们来看一组精美的彩色图案：如下图，这是几张麦克斯韦和牛顿的头像、梵高的著名画作《星月夜》、以及三维几何体，它们的尺寸仅有几十到数百微米。更有趣的是，牛顿头像可以被隐藏起来，只有在特定波长的偏振光照明下才能显示。

而在普通白光照射之下、以及双折射偏光显微镜下，牛顿头像图都无法被清晰地呈现。当使用错误波段的光照射之时，还会显示完全不同的麦克斯韦头像。

那么，上述过程是如何实现的？这其实依赖于一种名为“超快激光选择性诱导铌酸锂单晶微相变”的全新多维光存储方案。


全新多维光存储的实现

该方案由浙江大学团队和之江实验室联合打造，研究人员利用超快激光诱导非晶化相变的局部光学相位调制，在晶体色偏振效应的帮助之下，在激光修饰区域产生了像素级三维结构色信号，借此实现了存储数据的写入和读取。

以往的多维光存储技术，一般是提取双折射、荧光等数据信号。而在这种新型多维光存储策略中，信息能以肉眼可见的彩色像素点阵形式呈现。

这就允许人们直接通过图像识别进行高速数据提取，无需依赖昂贵且复杂的光学分析系统和信号处理过程，解决了光存储技术数据读取速度慢的问题。

由于铌酸锂的玻璃相和晶体相在可见光波段都具有良好的透明性，这使得无论在透射模式还是反射模式下，都可以分别从正面和背面获得高度一致的数据信号，从而让多通道三维数据的读取成为可能。

此外，通过对激光写入参数编码，可以实现对数据点颜色和强度的独立操控，从而将其作为新的信息复用通道，进而实现多维数据的存储。

另据悉，超快激光诱导微相变光存储具有诸多优异的性能。例如，由于激光诱导的微相变区域尺寸相对较小，因此在直写加工条件之下，数据点直径可以降至 500nm，这样一来单盘存储容量可以达到 TB 级。如果引入超分辨的加工策略，这些指标还能够进一步提升。

更重要的是，在全无机介质的包裹和保护下，微相变结构具有极高的稳定性，保存的信息可以承受多种极端环境，比如能承受 42T 的强磁场、700℃ 的高温、60% HNO3 的强酸、以及 50kGy 的 X 射线等，而这些都是传统存储技术所无法承受的。

研究中的加速老化实验数据显示，当在室温之下使用这种存储方案，数据存储寿命长达 1.4×1013 年，能够实现对于超大规模数据的低能耗永久保存。

总的来说，本工作所提出的超快激光诱导铌酸锂晶体微相变基质、及其在三维空间中实现像素级结构色的策略，有望开辟全新的研究方向，对于三维彩色显示、先进信息加密和高效多维数据存储等领域的发展具有长远意义。

而这种超快激光选择性诱导单晶微相变光存储方案，之所以有望用于大规模数据的长效存储，主要依赖于以下三点：

其一，存储基质标准化。铌酸锂晶体集多种光电性能于一体，被称为光量子时代的“光学硅”，此前已被广泛用于微纳光子学和集成光子学等领域。因此，本次方案可以被集成于各种成熟光学系统之中。

其二，读写装置简单。得益于超快激光的脉冲内耦合材料修饰机制和基于结构色的信号读取原理，当使用本方案时，不仅数据写入快速简单，不依赖复杂光学系统，而且不需要借助任何复杂光学分析探测，即可实现数据高效面读取。

其三，本次方案的存储综合性能优异，存储容量、存储寿命、数据读写速度、器件稳定性等指标在同类技术中均处于领先水平。

同时，得益于超快激光直写的高度灵活性，通过设计激光写入参数，就可以独立地操控微相变区域结构特征，从而自由地在三维空间中直写各种彩色像素，以及精细操控各个像素的颜色，借此实现图案打印的定制化、以及彩色图像色调的选择性调谐。

除平面图案之外，还能实现晶体基质内的三维彩色图案化打印与显示。由于各个像素之间完全独立，因此可以在三维空间中的任何位置实现色彩特征的良好控制。

此外，利用晶体色偏振的波长选择性，本次方案还可用于多级信息加密和先进光学防伪等领域。


存储市场将面临爆炸量级的数据

随着科技的飞速发展，数据存储技术也正面临着换代的挑战。在这个信息爆炸的时代，数据量的增长速度远远超过了我们的想象。传统的存储技术已经无法满足日益增长的数据需求，因此新型的存储技术应运而生，预示着存储市场的未来将发生深刻变革。

当前存储市场正经历着前所未有的变化，一方面，数据的爆炸性增长使得存储容量需求大幅增加。另一方面，随着云计算、大数据等技术的兴起，数据存储的效率和安全性也面临着更高的要求。在这个背景下，创新和变革成为了存储市场的关键词，存储技术的未来发展前景广阔。

首先闪存技术将在未来几年内成为主流。相较于传统的硬盘闪存具有更高的读写速度和耐用性，能够满足大数据和高性能计算的需求。

其次硬盘技术也将继续发展，企业级硬盘市场将不断扩大。

此外光盘技术作为一种低成本的存储方式，将在数据长期保存领域发挥重要作用。针对不同的应用场景，选择合适的存储产品至关重要。对于需要高性能和快速读写数据的场景闪存是首选。对于需要大容量存储和高可靠性的场景，企业级硬盘是优选。对于需要长期保存大量数据的场景，光盘则更具优势。

未来最有潜力的存储技术

未来的存储技术将主要集中在提高存储密度、存储速度和能效比等方面，以下是几种有望取代现有存储技术的未来技术：

3D XPoint：3D XPoint是一种由英特尔和微软合作研发的新型非易失性存储技术，它具有比SSD更快的读写速度和更高的耐久性，同时断电存储时间也更长，可以达到数年甚至十年以上。3D XPoint的存储单元之间可以相互独立操作，从而实现了更高的存储密度和更快的读写速度。

存储级内存（Storage-Class Memory，SCM）：SCM是一种介于内存和存储器之间的新型存储技术，它可以像内存一样快速读写数据，但又具有存储器的非易失性，即断电后数据不会丢失。SCM具有极低的读写延迟和高效的能量利用率，可以大大提高计算机系统的性能。

光存储技术：光存储技术是一种基于激光器和光学元件的新型存储技术，它可以实现超高密度、超长寿命的数据存储。光存储器使用光来写入和读取数据，不受机械震动和磁场的影响，因此具有很高的稳定性和可靠性。

综上所述，存储技术的演进和变革是一个不断推动计算机技术进步的过程。虽然现有的存储技术已经取得了重大的进步和发展，但是随着计算机应用领域和数据量的不断扩大，传统的机械硬盘和固态硬盘已经难以满足人们的需求。未来的存储技术将主要集中在提高存储密度、存储速度和能效比等方面，其中3D XPoint、SCM和光存储技术等新兴技术有望取代现有存储技术，成为未来存储领域的主流技术。

此外，未来存储技术的发展还面临着许多挑战和困难，如成本、可靠性、安全性等方面。对于3D XPoint和SCM等新兴存储技术来说，其成本和可靠性仍然是制约其大规模应用的主要因素。光存储技术虽然具有很高的存储密度和稳定性，但是目前仍处于实验室阶段，其商业化应用仍需要克服许多技术和经济难题。

在未来的存储技术发展过程中，人工智能（AI）和大数据分析等应用将会成为重要的驱动力。这些应用对于存储速度、存储密度和能效比等方面提出了更高的要求，同时也为存储技术的发展带来了新的机遇和挑战。