中國的研究人員近日發佈了一種全新的全息數據儲存系統，該系統利用光的多種特性，包括振幅、相位和偏振，來在三維空間中儲存和檢索信息。這項研究由中國福建師範大學的教授譚曉迪博士領導，團隊發現了一種新穎的方法，能夠在相同的物理空間內，儲存比傳統儲存方法顯著更多的信息。
全息數據儲存是一種先進的光學技術，利用激光光線將數字信息儲存於材料內部。不同於將數據儲存在硬碟或光碟的表面上，它在材料的體積內記錄重疊的光模式。這種方法不僅提高了儲存密度，還加快了數據傳輸的速度。
譚博士表示：「基於偏振全息技術，我們使用了一種稱為卷積神經網絡的深度學習架構，使得偏振能夠作為一個獨立的信息維度。」全息數據儲存通過激光光模式捕捉信息，並將數字數據編碼成類似圖像的頁面，而解碼則將其轉換回用戶數據。直到目前為止，大多數全息儲存系統僅依賴一或兩個光的維度進行編碼，將偏振作為第三通道的嘗試面臨挑戰，尤其在可靠地保存和解碼數據方面。
為了解決這個問題，團隊改進了名為張量偏振全息的技術，據報導該技術在數據重建過程中能夠保持偏振狀態。這使得它能夠作為編碼數據的穩定獨立維度運作。團隊通過控制兩個正交偏振狀態的強度和相位，使用雙相全息圖建立了一種三維調製編碼方案，這使得單一的相位光調製器能夠同時編碼振幅、相位和偏振。
為了使系統更具實用性，科學家們還設計了一種卷積神經網絡，能夠通過僅利用從系統捕捉到的強度圖像，同時解碼光的特性。傳統傳感器僅能檢測光的強度，通過對衍射圖案的訓練，系統能夠在沒有複雜測量的情況下重建完整的三維數據。
團隊驗證了理論，並開發出一種緊湊的設置，用於在偏振敏感介質中記錄和重建編碼的光場。他們分析圖像以提取振幅、相位和偏振特徵，這些數據隨後被輸入神經網絡，以從僅有強度的測量中重建三維數據。譚博士強調：「我們的結果顯示，多維聯合編碼顯著增加了單個全息數據頁所承載的信息，從而提高了儲存容量。」
譚博士指出，基於神經網絡的同時解碼消除了對複雜測量和逐步重建的需求，這使得讀取速度更快，解碼更高效，從而為實用、高容量、高吞吐量的全息儲存鋪平了道路。他認為，這種多維全息儲存可以縮小數據中心的規模，改善大規模檔案存儲，並提升處理和傳輸效率。
目前該系統仍處於研究階段，團隊旨在增加編碼灰階水平，以提升容量並改善記錄介質的穩定性、均勻性和重複性。他們還計劃整合體積多路複用技術，以實現多頁、多通道的儲存。這項研究已發表於《Optica》期刊。
