全光开关存储原理示意图。数据以“位”的形式存储，位包含数字0(北极向下)或1(北极向上)。研究人员利用短激光脉冲(红色)“切换”两极的方向，实现数据写入。
光是传递信息最有效的“武器”。然而，光学传输最大的障碍在于光很难存储。现阶段，数据中心主要依靠磁性硬盘驱动器存储数据。但随着信息传输能量成本的爆炸式增长，单纯依靠磁性硬盘存储已经显得力不从心。
eurekalert.org网站1月14日报道，《自然通讯》杂志发文称，荷兰埃因霍温理工大学（Eindhoven University of Technology）光子集成研究所(Institute of Photonic Integration)的研究人员开发了一种“混合技术”，它兼具了光学技术和磁性硬盘驱动器的优点，有望彻底改变未来光子集成电路的数据存储过程。飞秒光脉冲以一种快速和高效的方式将数据直接写入磁存储器中。信息一旦被写入和存储，存储器就会自动将空间留给空白的内存域，以便新数据的录入。数据以“位”的形式存储在硬盘驱动器中，磁极的方向(“磁化”)决定了“位”对应的数字是0还是1。数据写入则是通过“切换”相关位的磁化方向来实现的。
一般来讲,光切换需要外部磁场。外部磁场使磁化方向发生改变。光子集成研究所应用物理博士生马克?莱宁（Mark Lalieu）说：“全光开关用于数据存储的研究已经有近十年的历史了。随着在铁磁材料中首次发现了全光开关效应，这一领域的研究得到了极大的发展。然而，这些材料的全光开关需要多个激光脉冲才能实现，导致数据写入时间很长。”
莱宁在雷纳德?拉维金森（Reinoud Lavrijsen）和波特?库普曼斯（Bert Koopmans）的指导下，利用单飞秒激光脉冲在合成铁磁体(一种非常适合自旋电子数据应用的材料)中实现了全光开关，从而提高了数据的写入速度，并降低了能耗。那么全光开关与现代磁存储技术相比如何呢?莱宁认为，使用单脉冲全光开关改变磁化方向的时间大约是皮秒级，比目前的技术快100~1000倍。此外，由于光学信息存储在磁性位元中，基本不产生能耗。
莱宁还将全光开关与赛道存储器进行了集成。在集成系统中，磁位通过光信号连续写入，并通过电流立即沿电线传输，留下空间以便存储新的数据。库普曼斯：“这种‘动态’复制信息的方式不涉及任何中间电子步骤。它就像从一辆高速行驶的列车直接跳到另一辆高速列车上，中间没有任何停顿。通过这种方式，数据存储的速度大大提高了，能耗也显著降低了。”
接下来，为了更好地进行芯片集成，研究人员会尝试设计纳米级别的器件。此外，研究人员也在着手研究磁数据的全光学读出过程。
编译：雷鑫宇
审稿：西莫
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