下一代光子存储设备是“光写”、超高速和节能的。

光是移动信息最节能的方式。然而，光线显示出一个很大的局限性：它很难储存。事实上，数据中心主要依靠磁性硬盘驱动器。然而，在这些硬盘驱动器中，信息的传输以目前正在爆炸的能源成本进行。

图片说明：全光交换。数据以“位”的形式存储，其中包含数字0（北极向下）或1（北极向上）。数据写入是通过应用短激光脉冲（红色）来“切换”极点的方向来实现的。

埃因霍温理工大学光子集成研究所（TU/E）的研究人员开发了一种“混合技术”，显示了光硬盘和磁硬盘的优点。超短（飞秒）光脉冲允许数据以快速和高效的方式直接写入磁存储器。此外，一旦信息被写入（和存储），它就会向前移动，留下空间给空的内存域以填充新的数据。这项发表在《自然通信》杂志上的研究有望彻底改变未来光子集成电路中的数据存储过程。

数据以“位”的形式存储在硬盘驱动器中，这是一个具有北极和南极的微型磁畴。这些磁极的方向（“磁化”）决定位是包含数字0还是1。写入数据是通过“切换”相关位的磁化方向来实现的。

通常情况下，当施加外部磁场时会发生开关，这将迫使磁极的方向向上（1）或向下（0）。或者，可以通过应用一个短（飞秒）的激光脉冲（称为全光开关）来实现切换，从而实现更高效和更快的数据存储。

马克·拉里厄（MarkLalieu），Tu/E应用物理系的博士生：“数据存储的全光交换已经被人们知道了大约十年。当在铁磁材料中首次观察到全光开关时，这一研究领域得到了极大的提升，铁磁材料是最有前景的磁记忆器件材料之一。然而，这些材料的磁化转换需要多个激光脉冲，因此数据写入时间较长。

存储数据速度快上千倍

Lalieu在Renoud Lavrijsen和Bert Koopmans的指导下，能够在合成铁氧体磁体中实现全光开关，这是一种非常适合使用单飞秒激光脉冲进行自旋电子数据应用的材料系统，从而利用数据写入的高速性和降低的能耗。

那么，与现代磁存储技术相比，全光交换是如何实现的呢？拉里厄：“使用单脉冲全光开关的磁化方向的开关是皮秒级的，比当今技术的速度快100到1000倍。此外，由于光信息存储在磁性比特中，不需要昂贵的电子设备，因此它在光子集成电路中具有巨大的应用潜力。”

“即时”数据写入

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在赛道内存设备中进行动态数据写入。磁位（1’s和0’s）由激光脉冲（红色脉冲，左侧）写入，数据沿着滚道向另一侧传输（黑色箭头）。在未来，数据也可能是光学读出的（红色脉冲，右侧）。

此外，Lalieu还集成了全光交换和所谓的滚道存储器——一种磁线，通过这种磁线，以磁位的形式，数据可以通过电流有效地传输。在这个系统中，磁位是用光连续写入的，并通过电流立即沿导线传输，留下空间来清空磁位，从而存储新的数据。

库普曼：“这是一个‘在飞’复制光和磁赛道之间的信息，没有任何中间的电子步骤，就像从一个移动的高速列车跳到另一个。从“光子晶体”到“磁冰”，没有任何中间停止。您将了解通过这种方式可以实现的速度和能耗的巨大增加。”

接下来是什么？

这项研究是在测微电线上进行的。未来，应设计纳米级的小型器件，以便更好地集成在芯片上。此外，为了实现光子存储器件的最终集成，纳米结构组的物理目前也在忙于研究（磁）数据的读出，这也可以在光学上完成。