最小二维码数据存储可达千年

文章来源：人民日报

二维码究竟可以小到什么程度？近日，奥地利维也纳工业大学与德国赛拉比特数据存储公司联手，在陶瓷薄膜上成功刻制了一枚面积仅为1.977平方微米的二维码——这一微观存储领域的重大突破已被认证为当前全球最小的二维码。“我们造出了微小、稳定且可反复读取的二维码，为人类信息的长期保存打开了全新可能。”项目负责人、维也纳工业大学材料科学与技术研究所教授保罗·迈尔霍费尔在接受采访时这样说道。

这枚二维码的尺寸究竟有多小？构成它的每个像素点仅49纳米，约为可见光波长的十分之一，肉眼根本无法辨识，唯有在电子显微镜下才能看清图案。研究团队采用聚焦离子束技术——简单说就是高速聚焦的离子流像极精细的雕刻刀一样，在材料表面精准“切割”——将信息刻写在氮化铬薄膜上。这种金属陶瓷材料通常用于高性能切削刀具的涂层，具备耐高温、抗腐蚀、稳定性极佳的优点。团队还通过校准后的扫描电子显微镜进行了独立验证，确认该二维码可以被稳定识别。

或许令人意外的是，研制出世界最小二维码并非这支团队最初的初衷。他们真正关心的是，如何在极小的尺度上让信息结构长期稳定存在，并且能被可靠地读取出来。“制造极小的微观结构并不难，难的是在这么小的尺度上，原子会移动位置或者填补间隙，数据就可能丢。怎么在长时间里保持结构完整、读取对比度足够，一直是个巨大的挑战。”迈尔霍费尔说。通过材料和工艺的创新，他们让微型二维码在电子显微镜下稳定读取，信息不会随时间衰减，成功实现了纳米级结构与长期稳定性的结合。新二维码不仅牢固、可重复读取，尺寸还只有原纪录保持者的37%。

为什么非要选用陶瓷薄膜作为存储载体？迈尔霍费尔解释说，陶瓷薄膜在化学和热学上都非常稳定。传统的电子存储依靠电学状态，会随时间逐渐衰减；而陶瓷则采用物理比特（比如微小的坑洞）来存储信息，能够抵抗扩散、腐蚀和老化，无需任何能量输入即可使数据在极长时间内保持稳定——彻底摆脱了对能源的依赖。理论上，这种方式能实现数千年的数据保存，恰好解决了长期归档数据容易丢失、能耗高的痛点。而且其存储容量也相当可观：一块手掌大小的陶瓷存储盒（100×100×20毫米），理论上可存储约290TB原始数据，相当于72个4TB移动硬盘的总和。

研究团队认为，这种基于纳米物理结构的存储技术将来不会取代日常使用的高速存储设备，而更可能作为一种“冷存储”技术，应用于超长期、零能耗的归档场景。例如档案馆、博物馆、科研机构等需要长期保存重要数据的领域，都有望成为它的用武之地。随着全球数据量不断增长，数据中心长期运行的能耗问题日益突出，这种低能耗、长寿命的存储技术正好能应对这一难题。

北京工业大学物理与光电工程学院教授闫胤洲评价说，世界最小二维码的诞生体现了当前微纳制造领域的尖端水平，攻克了传统难加工材料表面极小结构制造的难题，在显著提升存储密度的同时，让数据记录方式发生了深刻变革，为大数据时代海量信息的低碳、超长寿命存储提供了全新方案。

目前这项技术仍处于实验室验证阶段。迈尔霍费尔坦言：“眼下的主要挑战，是怎么进一步提升写入速度、扩大制备面积，并且研发出更高效实用的读取方法。把实验室级别的成果推向工业应用，是下一阶段的核心任务。”