今月発表された新しいストレージ技術により、CDほどの大きさのガラスディスクに最大500テラバイトのデータを保存できる可能性が示された。ただし、どこまで幅広く利用できるかは不透明だ。
Optica Societyが発表した論文で、英国サウサンプトン大学の研究者らは、レーザーを使ってガラス、つまり溶融シリカにデータを書き込む新たな手法を開発したと記している。この手法により、光ディスクに膨大な量のデータを保存できる。
これにより組織は、Blu-rayディスクに保存できる量の最大1万倍に相当するデータを、扱いやすく持ち運び可能な媒体に長期間保存できるようになる。研究者らは、1フェムト秒（1000兆分の1秒）ごとにパルスを送り、レーザーでガラスにドットを刻むことでこれを実現した。
5つの次元
5次元という側面は、光の強度と偏光という2つの光学的次元、およびドットによって生じるそれらの変化と、従来のストレージで使われる一般的な3つの空間次元を利用することを指す。
5Dストレージは新しいものではない。数年前から存在しており、サウサンプトン大学の研究者らは早くも2016年に画期的な成果を上げていた。5D結晶データストレージ技術は、1978年の映画『スーパーマン』に登場する結晶にちなんで「スーパーマン・メモリー・クリスタル」と名付けられた。これは、テープストレージよりも長寿命で大容量の媒体に、大量のデータを保存する方法と見なされていた。
また、業界ではフラッシュストレージやSSDの普及が進み、コンピュテーショナルストレージなどの分野でも進展が続いている時期に登場した。
長期保存
ディスクに保存できるデータ量だけが大きな数字というわけではない。研究者らによると、5Dディスク上のデータは138億年後でも読み取り可能で、劣化することなく摂氏1000度もの高温にも耐えられるという。
しかし、問題もあった。特に、書き込み速度が遅いことが技術の足かせとなり、ほとんどの用途では実用的でなかった。
「書き込み速度が遅いため、これは長期保存に最適です。長期保存に使われるテープには無期限の保存寿命がなく、保管環境の影響を受ける可能性があるため、これは問題になっていました」と、The Enderle Groupの主席アナリストであるRob Enderle氏はEnterprise Storage Forumに語った。「テープは、太陽で大規模な現象が起きた際に発生する磁場に弱いのです」
「業界は以前から『多次元ガラスストレージを検討してきた』」とEnderle氏は述べた。「実現可能に見えます。問題は、読み書き速度がオンラインストレージの用途には受け入れられず、従来はリポジトリーでの利用にも時間がかかりすぎたことです」
速度が課題
課題はレーザーの移動速度だった。速すぎるとディスクの構造を損ない、実用性が低下する可能性がある。しかし、博士課程の研究者Yuhao Lei氏とサウサンプトン大学の共同研究者らは、論文の中でこの問題を解決したと述べている。
研究者らは、繰り返し周波数の高いフェムト秒レーザーを使うことでこれを実現した。さらに、ガラスに直接レーザーで書き込むことはしなかった。代わりに、近接場増強と呼ばれる現象を利用した。これは基本的に、数回の弱い光パルスでナノボイドと呼ばれる微細構造、すなわちガラス中の小さなナノ構造を形成するものだ。
試行錯誤の末、研究者らはガラスディスクへの熱損傷を最小限に抑えながら書き込みを高速化できる、適切な速度と出力レベルのレーザーパルスを見つけることができた。論文によると、研究者らは毎秒100万ボクセルという最大データ速度を達成した。これは毎秒約230キロバイトのデータ速度に相当する。書き込み速度が高速化したことで、容量約500 TBのディスクを満たすことが可能になったが、その処理には約2カ月かかる。
複数のレーザービームでガラスディスクに書き込む並列書き込みを使えば、速度はさらに向上する可能性がある。
試験で有望性を確認
試験では、この新しい技術により、研究者らはシリカガラスディスクに5ギガバイトのデータを最大99.5％の精度で書き込めることが分かった。エラー訂正アルゴリズムを使えば、精度を100％まで高められる可能性がある。
現時点では、5Dストレージ技術は長期間保存する必要があるデータに最も適しているだろうと、Enderle氏は述べた。
「この技術は、所有権書類、保護対象製品を定義する文書、法的要件、例えば政府文書、医学研究、絶滅しつつある種のDNA分析など、長期保存が必要なあらゆるものに適しています」とEnderle氏は述べた。「ただし、長期間記録する必要はあるものの、リアルタイムアクセスを必要とせず、歴史的に固定されていて時間とともに動的に変化しないデータタイプに最適です」
より幅広い商用利用には、書き込み速度と読み取り速度の向上が必要になる。現状の遅い速度が、この技術の利用方法を制限している。
さらに、この技術が商用利用に耐えうるようになった場合、組織はその使い方と利用者について慎重にならなければならない。
「この種のメディアは、大量のデータを盗み、ハードウェアにアクセスしたいと考える人にとって理想的でしょう」とEnderle氏は述べた。「[Edward] Snowden氏をさらに強化したようなものを想像してください。書き込み速度がその利用を制限しますが、従業員が時間をかけて少しずつデータを抜き出し、その後メディアを持ち出すことは可能です。しかし、書き込み速度が向上すれば、データ窃盗におけるこのストレージ媒体の実用性は大幅に高まります」