Optische Speichertechnologie auf Quarzglas Was ist 5D-Datenspeicherung (5D Optical Storage/5D Memory Crystal)?

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5D-Datenspeicherung ist eine optische Speichertechnologie, mit der sich große Datenmengen über lange Zeiträume auf einem Speichermedium bestehend aus Quarzglas speichern lassen. Die Informationen werden in drei räumlichen und zwei auf Nanostrukturen basierenden Dimensionen kodiert.

Die 5D-Datenspeicherung wird teilweise auch als „5D Optical Storage“ oder „5D Memory Crystal“ bezeichnet. In Anlehnung an die Kristalle aus den Superman-Geschichten ist manchmal auch vom „Superman-Speicher“ oder „Superman-Speicherkristall“ die Rede.

Es handelt sich um eine optische Speichertechnologie, die die Daten in einem Quarzglas speichert. Mit der Technologie lassen sich riesige Datenmengen von mehreren hundert Terabyte auf einer einzigen Scheibe von der Größe einer DVD über Zeiträume von theoretisch mehreren Milliarden Jahren speichern. Die Technik wurde zwar bereits in den Jahren 2009 und 2010 von Wissenschaftlern der Swinburne University of Technology und der Kyoto University demonstriert und im Jahr 2013 von Wissenschaftlern der University of Southampton weiterentwickelt und praktisch vorgestellt, befindet sich aber nach wie vor in einem eher experimentellen Status.

Sie ist für kommerzielle Anwendungen kaum von Bedeutung, und es existieren nur wenige praktische Umsetzungen. Die benötigte Technik zum Schreiben und Lesen der Daten ist aufwendig und teuer. Die 5D-Datenspeicherung ist vor allem dann interessant, wenn große Datensammlungen langfristig archiviert werden sollen.

Prinzipielle Funktionsweise der 5D-Datenspeicherung

Das Kürzel „5D“ soll zum Ausdruck bringen, dass bei dieser Speichertechnologie die Informationen in fünf Dimensionen kodiert werden. Es handelt sich dabei um die drei normalen Raumdimensionen und zwei auf die Größe und Ausrichtung spezieller Nanostrukturen bezogene Dimensionen.

Beim Schreiben der Daten erzeugt ein Femtosekundenlaser mit kurzen, intensiven Lichtimpulsen winzige, selbstorganisierte Nanostrukturen im Quarzglas. Die Orientierung und die Größe der Nanogitter beeinflussen die Ausbreitung und Polarisation des sich durch das Glas bewegenden Lichts. Jedes Nanogitter kann jeweils acht Bit an Daten speichern. Gelesen werden die Daten mithilfe eines optischen Mikroskops und eines Polarisators.

Vorteile der 5D-Datenspeicherung

• Große Datenmengen lassen sich auf kleinstem Raum speichern (mehrere hundert Terabyte auf einer Scheibe der Größe einer DVD).

• Das Quarzglasspeichermedium ist unempfindlich gegenüber äußeren Einflüssen oder hohen Temperaturen (bis zu 1.000 Grad Celsius) und zeigt keine Abnutzungserscheinungen.

• Die Daten können über extrem lange Zeiträume gespeichert werden (theoretisch bis zu mehreren Milliarden Jahren).

Beispiele für praktische Anwendungen

Mittlerweile existieren einige praktische Anwendungen der 5D-Datenspeicherung. So wurde beispielsweise das komplette menschliche Genom auf einer Quarzglasscheibe mit 2,5 Zentimetern Durchmesser gespeichert. Es wird in der österreichischen Salzmine Hallstatt aufbewahrt. Seit 2018 bewegt sich ein 5D-Speichermedium, auf dem unter anderem die komplette Foundation-Trilogie des Science-Fiction-Autors Isaac Asimov abgelegt ist, in einem Tesla Roadster in einem Orbit um die Sonne, der der Laufbahn des Mars ähnelt. 2025 wurde das Computerspiel „Heroes of Might and Magic III“ auf einem 5D-Kristall gespeichert.

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