El CD lleva tiempo muerto, pero su heredero tridimensional podría volver a los centros de datos

Investigadores desarrollaron una memoria óptica tridimensional que escribe en un punto no un bit, sino diez. En los experimentos el método permitió distinguir 1024 niveles de señal con una fiabilidad superior al 99,99%, y la capacidad calculada de un disco del tamaño de un DVD alcanzó alrededor de 400 Tbit, o 50 TB. Esta tecnología no pretende devolver los discos compactos a los ordenadores domésticos, sino sobre todo el almacenamiento a largo plazo de enormes volúmenes de datos.

La diferencia principal de la nueva memoria óptica respecto a CD, DVD y Blu-ray no radica tanto en el tamaño de los puntos grabados como en la cantidad de información dentro de cada uno. Una grabación digital habitual distingue dos estados, cero y uno. El nuevo material ofrece 1024 niveles de brillo distinguibles de forma estable, por lo que un punto codifica 10 bits de información.

Los datos no se organizan solo en la superficie. Un láser forma puntos a distintas profundidades del material, transformando la pista plana de un disco óptico convencional en una estructura tridimensional multicapa. Cuantas más capas se puedan apilar una sobre otra y cuantos más estados distinga cada punto, mayor será la densidad final de grabación.

Para almacenar información los investigadores utilizaron puntos poliméricos carbonizados que el láser crea directamente dentro del soporte. Al leerlos, esas zonas comienzan a emitir luz. El proceso se basa en la fotoluminiscencia anti-Stokes con participación de fonones: el material absorbe luz infrarroja y toma parte de la energía de las vibraciones térmicas de su red cristalina, para después emitir un fotón con mayor energía. Ese mecanismo permitió obtener una señal brillante con un nivel de ruido de fondo muy bajo.

Los autores también simplificaron el propio sistema óptico. Para grabar y leer se puede usar un único haz láser monocromático en lugar de esquemas complejos con varios haces exactamente alineados. Los investigadores demostraron grabación láser de alta velocidad y lectura paralela de una gran área, lo cual es especialmente importante para un sistema de archivo: una enorme capacidad sirve de poco si llenar el disco lleva un tiempo inaceptable.

La cifra de 400 Tbit no implica aún que los investigadores hayan grabado y leído completamente un disco de 50 terabytes. El equipo demostró experimentalmente la grabación multicapa con 1024 niveles, y calculó la capacidad total de un soporte del tamaño de un DVD a partir de la densidad alcanzada. Esa distinción es importante al evaluar una tecnología que aún debe recorrer el camino desde una instalación de laboratorio hasta un sistema de almacenamiento en serie.

El potencial del método de 400 Tbit no se agota ahí. Si se reduce la distancia entre capas de 5 a 1 µm y se aumenta el número de niveles distinguibles hasta aproximadamente diez mil, la capacidad calculada podría crecer hasta cerca de 20 Pbit, es decir alrededor de 2,5 PB por disco. Los autores consideran ese avance como una línea futura de trabajo, no como un resultado ya alcanzado.

Los soportes ópticos tridimensionales se han desarrollado durante varias décadas. En 2024 otro grupo de investigadores mostró una grabación a nivel de petabit con cientos de capas y puntos más pequeños que el límite difraccional. Para ese sistema se requirió un esquema más complejo de interacción entre los láseres y el material fotosensible. El nuevo trabajo pone el acento en el codificado multinivel, cuando la capacidad crece no solo por la cantidad y el tamaño de los puntos, sino también por el volumen de información en cada uno.

La aplicación práctica de este tipo de discos se encuentra principalmente en archivos y centros de datos. Gran parte de los datos almacenados cambian rara vez, pero deben conservarse durante años. Un soporte óptico no requiere alimentación continua tras la grabación para mantener la información, por lo que la alta densidad, la durabilidad y la lectura relativamente sencilla pueden convertir los discos tridimensionales en una alternativa a los discos duros y a las cintas magnéticas para archivos fríos. Por ahora la nueva tecnología sigue siendo experimental, pero la idea clásica del disco leído con láser ha recibido un heredero tridimensional de mucha mayor capacidad.