होलोग्राफिक मेमोरी कैसे काम करेगी

डेटा को स्टोर करने और पढ़ने के लिए प्रकाश का उपयोग करने वाले उपकरण लगभग दो दशकों से डेटा संग्रहण की रीढ़ रहे हैं। 1980 के दशक की शुरुआत में कॉम्पैक्ट डिस्क ने डेटा स्टोरेज में क्रांति ला दी, जिससे मल्टी-मेगाबाइट डेटा को एक डिस्क पर संग्रहीत किया जा सकता है जिसका व्यास मात्र 12 सेंटीमीटर और मोटाई लगभग 1.2 मिलीमीटर है। 1997 में, सीडी का एक उन्नत संस्करण, जिसे डिजिटल बहुमुखी डिस्क (डीवीडी) कहा जाता है , जारी किया गया, जिसने एकल डिस्क पर पूर्ण-लंबाई वाली फिल्मों के भंडारण को सक्षम किया।

सीडी और डीवीडी संगीत, सॉफ्टवेयर, व्यक्तिगत कंप्यूटिंग और वीडियो के लिए प्राथमिक डेटा भंडारण विधियां हैं। एक सीडी में 783 मेगाबाइट डेटा हो सकता है, जो लगभग एक घंटे और 15 मिनट के संगीत के बराबर है, लेकिन सोनी की योजना 1.3-गीगाबाइट (जीबी) उच्च क्षमता वाली सीडी जारी करने की है। एक डबल-साइडेड, डबल-लेयर डीवीडी में 15.9 जीबी डेटा हो सकता है, जो लगभग आठ घंटे की मूवी है। ये पारंपरिक भंडारण माध्यम आज की भंडारण जरूरतों को पूरा करते हैं, लेकिन बढ़ती उपभोक्ता मांग के साथ तालमेल रखने के लिए भंडारण प्रौद्योगिकियों को विकसित करना होगा। सीडी, डीवीडी और चुंबकीय भंडारण एक रिकॉर्डिंग माध्यम की सतह पर सूचनाओं के सभी बिट्स को स्टोर करते हैं। भंडारण क्षमता बढ़ाने के लिए, वैज्ञानिक अब एक नई ऑप्टिकल स्टोरेज विधि पर काम कर रहे हैं, जिसे होलोग्राफिक मेमोरी कहा जाता है, जो सतह के नीचे जाएगा और भंडारण के लिए रिकॉर्डिंग माध्यम के आयतन का उपयोग करेगा, न कि केवल सतह क्षेत्र के लिए।

त्रि-आयामी डेटा संग्रहण एक छोटी सी जगह में अधिक जानकारी संग्रहीत करने में सक्षम होगा और तेज़ डेटा स्थानांतरण समय प्रदान करेगा। इस लेख में, आप सीखेंगे कि अगले तीन या चार वर्षों में एक होलोग्राफिक स्टोरेज सिस्टम कैसे बनाया जा सकता है, और इस तरह के उच्च-घनत्व वाले स्टोरेज सिस्टम का डेस्कटॉप संस्करण बनाने में क्या लगेगा।

1. एक छोटी सी पृष्ठभूमि
2. मूल बातें
3. डेस्कटॉप होलोग्राफिक डेटा संग्रहण

होलोग्राफिक मेमोरी चीनी-घन-आकार के क्रिस्टल में 1 टेराबाइट (टीबी) डेटा संग्रहीत करने की संभावना प्रदान करती है। डेटा की एक टेराबाइट 1,000 गीगाबाइट, 1 मिलियन मेगाबाइट या 1 ट्रिलियन बाइट्स के बराबर होती है । एक होलोग्राफिक मेमोरी सिस्टम में 1,000 से अधिक सीडी का डेटा फिट हो सकता है। अधिकांश कंप्यूटर हार्ड ड्राइव में केवल १० से ४० जीबी डेटा होता है, जो होलोग्राफिक मेमोरी सिस्टम का एक छोटा सा अंश हो सकता है।

Polaroid वैज्ञानिक पीटर जे वैन Heerden पहले 1960 के दशक में होलोग्राफिक (तीन आयामी) भंडारण के विचार का प्रस्ताव रखा। एक दशक बाद, आरसीए लेबोरेटरीज के वैज्ञानिकों ने लोहे के डोप्ड लिथियम-निओबेट क्रिस्टल में 500 होलोग्राम और प्रकाश-संवेदनशील बहुलक सामग्री में 550 होलोग्राम उच्च-रिज़ॉल्यूशन छवियों को रिकॉर्ड करके तकनीक का प्रदर्शन किया । सस्ते पुर्जों की कमी और चुंबकीय और अर्धचालक यादों के विकास ने होलोग्राफिक डेटा भंडारण के विकास को रोक दिया।

पिछले एक दशक में, डिफेंस एडवांस्ड रिसर्च प्रोजेक्ट्स एजेंसी ( DARPA ) और हाई-टेक दिग्गज IBM और Lucent's Bell Labs ने होलोग्राफिक मेमोरी डेवलपमेंट के पुनरुत्थान का नेतृत्व किया है।

ल्यूसेंट और आईबीएम द्वारा विकसित प्रोटोटाइप थोड़ा भिन्न हैं, लेकिन अधिकांश होलोग्राफिक डेटा स्टोरेज सिस्टम (एचडीएसएस) एक ही अवधारणा पर आधारित हैं। एचडीएसएस बनाने के लिए आवश्यक बुनियादी घटक यहां दिए गए हैं:

जब नीले-हरे रंग के आर्गन लेजर को फायर किया जाता है, तो एक बीम स्प्लिटर दो बीम बनाता है। एक बीम, जिसे ऑब्जेक्ट या सिग्नल बीम कहा जाता है , सीधे जाएगी, एक दर्पण से उछलेगी और एक स्थानिक-प्रकाश न्यूनाधिक (एसएलएम) के माध्यम से यात्रा करेगी । एक एसएलएम एक लिक्विड क्रिस्टल डिस्प्ले (एलसीडी) है जो कच्चे बाइनरी डेटा के पृष्ठों को स्पष्ट और अंधेरे बक्से के रूप में दिखाता है। बाइनरी कोड के पेज से जानकारी सिग्नल बीम द्वारा प्रकाश-संवेदनशील लिथियम-निओबेट क्रिस्टल तक ले जाया जाता है। कुछ प्रणालियाँ क्रिस्टल के स्थान पर एक फोटोपॉलीमर का उपयोग करती हैं। एक दूसरा बीम, जिसे रेफरेंस बीम कहा जाता है, बीम स्प्लिटर के किनारे को गोली मारता है और क्रिस्टल के लिए एक अलग रास्ता अपनाता है। जब दो बीम मिलते हैं, तो बनाया गया हस्तक्षेप पैटर्न क्रिस्टल में एक विशिष्ट क्षेत्र में सिग्नल बीम द्वारा किए गए डेटा को संग्रहीत करता है - डेटा को होलोग्राम के रूप में संग्रहीत किया जाता है ।

होलोग्राफिक मेमोरी सिस्टम का एक फायदा यह है कि डेटा के पूरे पेज को जल्दी और एक बार में पुनर्प्राप्त किया जा सकता है। क्रिस्टल में संग्रहीत डेटा के होलोग्राफिक पृष्ठ को पुनः प्राप्त करने और पुनर्निर्माण करने के लिए, संदर्भ बीम को क्रिस्टल में ठीक उसी कोण पर चमकाया जाता है जिस पर डेटा के उस पृष्ठ को संग्रहीत करने के लिए दर्ज किया गया था। डेटा के प्रत्येक पृष्ठ को क्रिस्टल के एक अलग क्षेत्र में संग्रहीत किया जाता है, जिस कोण पर संदर्भ बीम उस पर हमला करता है। पुनर्निर्माण के दौरान , संग्रहीत किए गए मूल पृष्ठ के मनोरंजन की अनुमति देने के लिए बीम को क्रिस्टल द्वारा विवर्तित किया जाएगा। यह पुनर्निर्मित पृष्ठ तब चार्ज-युग्मित डिवाइस (सीसीडी) कैमरे पर प्रक्षेपित किया जाता है, जो कंप्यूटर को डिजिटल जानकारी की व्याख्या और अग्रेषित करता है ।

किसी भी होलोग्राफिक डेटा स्टोरेज सिस्टम का प्रमुख घटक वह कोण होता है जिस पर डेटा के एक पृष्ठ को पुनः प्राप्त करने के लिए क्रिस्टल पर दूसरा संदर्भ बीम निकाल दिया जाता है। यह मूल संदर्भ बीम कोण से बिल्कुल मेल खाना चाहिए । एक मिलीमीटर के हज़ारवें हिस्से का अंतर डेटा के उस पृष्ठ को पुनः प्राप्त करने में विफलता का परिणाम होगा।

30 से अधिक वर्षों के अनुसंधान और विकास के बाद, एक डेस्कटॉप होलोग्राफिक स्टोरेज सिस्टम (HDSS) हाथ में है। प्रारंभिक होलोग्राफिक डेटा भंडारण उपकरणों में 125 जीबी की क्षमता और लगभग 40 एमबी प्रति सेकंड की अंतरण दर होगी। आखिरकार, इन उपकरणों में 1 टीबी की भंडारण क्षमता और 1 जीबी प्रति सेकंड से अधिक की डेटा दर हो सकती है - 30 सेकंड में पूरी डीवीडी मूवी को स्थानांतरित करने के लिए पर्याप्त तेज़ । तो एचडीएसएस को विकसित करने में इतना समय क्यों लगा है, और अब क्या करना बाकी है?

जब एचडीएसएस का विचार पहली बार प्रस्तावित किया गया था, तो ऐसे उपकरण के निर्माण के लिए घटक बहुत बड़े और अधिक महंगे थे। उदाहरण के लिए, 1960 के दशक में ऐसी प्रणाली के लिए एक लेज़र 6 फीट लंबा रहा होगा। अब, उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स के विकास के साथ, सीडी प्लेयर में इस्तेमाल होने वाले लेजर के समान एचडीएसएस के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। एलसीडी 1968 तक विकसित भी नहीं हुए थे, और पहले वाले बहुत महंगे थे। आज, एलसीडी 30 साल पहले विकसित की तुलना में बहुत सस्ती और अधिक जटिल हैं। इसके अतिरिक्त, पिछले दशक तक एक सीसीडी सेंसर उपलब्ध नहीं था। लगभग संपूर्ण HDSS उपकरण अब ऑफ-द-शेल्फ घटकों से बनाया जा सकता है, जिसका अर्थ है कि इसे बड़े पैमाने पर उत्पादित किया जा सकता है।

हालाँकि HDSS घटक 1960 के दशक की तुलना में आज तक आने में आसान हैं, फिर भी कुछ तकनीकी समस्याएं हैं जिन पर काम करने की आवश्यकता है। उदाहरण के लिए, यदि एक क्रिस्टल में बहुत अधिक पृष्ठ संग्रहीत हैं, तो प्रत्येक होलोग्राम की शक्ति कम हो जाती है। यदि क्रिस्टल पर बहुत अधिक होलोग्राम संग्रहीत हैं, और होलोग्राम को पुनः प्राप्त करने के लिए उपयोग किए जाने वाले संदर्भ लेजर को सटीक कोण पर नहीं चमकाया जाता है, तो होलोग्राम अपने आसपास संग्रहीत अन्य होलोग्राम से बहुत सारी पृष्ठभूमि उठाएगा। इन सभी घटकों को कम लागत वाली प्रणाली में संरेखित करना भी एक चुनौती है।

शोधकर्ताओं को विश्वास है कि इन चुनौतियों का सामना करने के लिए अगले दो या तीन वर्षों में प्रौद्योगिकियों का विकास किया जाएगा। बाजार में ऐसी तकनीकों के साथ, आप होम 3-डी डिस्क पर "स्टार वार्स: एपिसोड II" जारी होने तक पहले होलोग्राफिक मेमोरी प्लेयर खरीद सकेंगे। इस DVD जैसी डिस्क की क्षमता आज उपलब्ध 4.7-GB DVD की तुलना में 27 गुना अधिक होगी, और प्लेइंग डिवाइस की डेटा दरें आज के सबसे तेज़ DVD प्लेयर की तुलना में 25 गुना तेज़ होंगी।

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