Dreidimensionaler Data-Storage Was ist holographische Datenspeicherung?

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Holographische Datenspeicherung ist eine dreidimensionale Datenspeichertechnologie. Sie speichert Informationen in Form von Datenhologrammen im Volumen eines Datenträgers. Diese Art der Datenspeicherung ermöglicht hohe Speicherdichten. Die Technik befindet sich aber noch in einem experimentellen Status.

Bei der holographischen Datenspeicherung handelt es sich um eine dreidimensionale Datenspeichertechnologie. Entsprechende Speichersysteme werden auch als Holospeicher, Holographiespeicher oder holographischer Storage bezeichnet.

Im Gegensatz zu optischen Speichermedien wie CDs oder DVDs nutzt die Technik nicht nur die Oberfläche des Datenträgers, sondern das komplette Volumen. Mithilfe der holographischen Datenspeicherung lassen sich sehr hohe Datendichten erzielen. Die Speichermedien bestehen aus Materialien wie Foto-Polymeren oder Kristallen. Geschrieben und gelesen werden die Daten mithilfe von Laserstrahlen.

Obwohl der holographischen Datenspeicherung ein großes Zukunftspotenzial bescheinigt und an der Technologie bereits seit Erfindung des Lasers in den 1960er-Jahren geforscht wird, befindet sie sich nach wie vor in einem eher experimentellen Status und ist derzeit kommerziell kaum von Bedeutung.

Prinzipielle Funktionsweise der holographischen Datenspeicherung

Die holographische Datenspeicherung nutzt das gesamte Volumen eines Speichermediums. Es lassen sich viele „Datenseiten“ als Hologramme einschreiben, die unter verschiedenen Winkeln wieder ausgelesen werden können. Die Anzahl der einschreibbaren Hologramme ist proportional zur Materialstärke. Damit ist die Speicherkapazität proportional zum Volumen des Speichermediums.

Zum Speichern von Daten wird ein Laserstrahl in einen Referenzstrahl und einen Signalstrahl, auch als Objektstrahl oder Datenstrahl bezeichnet, aufgeteilt. Der Signalstrahl nimmt einen anderen Weg als der Referenzstrahl und wird mit dem Datenmuster moduliert. Signalstrahl und Referenzstrahl treffen sich im Speichermedium am Speicherort und verändern dort durch Überlagerung die Struktur beziehungsweise den Brechungsindex des Kristalls oder Polymers. Dadurch entsteht das Datenmuster.

Je nach Material ist die Veränderung dauerhaft oder lässt sich auch wieder ändern (zum Beispiel per UV-Strahlung löschen). So können dauerhafte oder wiederbeschreibbare holographische Speicher realisiert werden. Gelesen wird das Datenmuster über einen Referenzlaserstrahl, der im selben Winkel eingestrahlt wird, mit dem die Daten ursprünglich gespeichert wurden. Dieser Referenzstrahl erzeugt ein Abbild des Datenhologramms und rekonstruiert so die Datenseite.

Einsatzmöglichkeiten der holographischen Datenspeicherung

Mit holographischen Datenspeichern lassen sich sehr hohe Speicherkapazitäten realisieren. Einsatzmöglichkeiten der holographischen Speichertechnologie sind die Datenarchivierung, Big-Data-Anwendungen, Künstliche Intelligenz und Maschinelles Lernen, Cloud-Storage, Data Warehousing und andere.

Vor- und Nachteile der holographischen Datenspeicherung

Die holographische Datenspeicherung nutzt das komplette Volumen eines Datenträgers. Durch die hohe Speicherdichte lassen sich riesige Datenmengen auf engem Raum speichern. Auch die Schreib- und Lesegeschwindigkeiten steigen, und es ist ein sehr schneller Zugriff auf die Daten möglich.

Im Vergleich zu Festplatten benötigt die holographische Datenspeicherung weniger mechanische Teile und ist dadurch weniger fehleranfällig. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Datenhologramme sehr beständig sind und Daten über lange Zeiträume gespeichert werden können.

Als Nachteile der holographischen Datenspeichertechnologie lassen sich aufführen:

• Die Technik befindet sich noch in einem experimentellen Status und ist kommerziell kaum nutzbar,

• holographische Datenspeicherung erfordert eine hohe Präzision,

• Kosten für Holospeicher und Schreib-/Lesegeräte sind hoch.

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