Project Silica speichert Daten für 10.000 Jahre in Glas

Microsoft hat in der Fachzeitschrift Nature eine Glas-Datenspeicherung mit einer prognostizierten Haltbarkeit von über 10.000 Jahren vorgestellt. Das Projekt „Silica“ nutzt Femtosekundenlaser, um Daten dreidimensional im Glasvolumen zu speichern und wieder auszulesen. Microsoft Research nutzt ein optisches Archivspeichersystem, das Daten nicht auf der Oberfläche, sondern im Inneren von Glas speichert . Die Technologie zielt auf langfristige Datensicherung in Rechenzentren und Cloud-Infrastrukturen.

Wie funktioniert die Glas-Datenspeicherung?

Das System nutzt Femtosekundenlaser, die sogenannte Voxel – dreidimensionale Speicherpunkte – direkt im Inneren des Glases erzeugen. Der Laser verändert dabei lokal die Materialstruktur und schreibt so einzelne Informationspunkte in das transparente Medium.

Je nach Schreibverfahren entstehen unterschiedliche physikalische Effekte: Entweder erzeugt der Laser gleichmäßige Veränderungen des Brechungsindex (Phasen-Voxel), oder er formt gezielt ausgerichtete Mikrostrukturen, die Licht abhängig von seiner Polarisation unterschiedlich beeinflussen. Diese doppelbrechenden Strukturen werden als birefringente Voxel bezeichnet und ermöglichen eine mehrstufige Codierung von Informationen.

Die Forscher schreiben die Daten schichtweise in mehreren hundert Ebenen in eine zwei Millimeter dicke Glasplatte. In der veröffentlichten Arbeit realisierte das Team bis zu 301 Speicherebenen. Die Informationsdichte erreicht dabei bis zu 1,59 Gbit pro Kubikmillimeter. Das entspricht einer nutzbaren Kapazität von rund 4,8 Terabyte pro Glasplatte.

Diese Leistungsdaten erreicht Microsoft Silica

Für birefringente Voxel gibt Microsoft eine Schreibgeschwindigkeit von 25,6 Mbit pro Sekunde und Laserstrahl an. Durch den parallelen Einsatz mehrerer Strahlen steigert das System den Datendurchsatz weiter. Die Energieeffizienz liegt bei rund 10 Nanojoule pro gespeichertem Bit.

Das Projekt integriert Schreiben, Lesen und Dekodieren in ein automatisiertes Gesamtsystem. Ein optisches Lesesystem erfasst die gespeicherten Strukturen mithilfe von Weitfeldmikroskopie und LED-Beleuchtung im sichtbaren Spektrum. Maschinelle Lernverfahren analysieren die Bilddaten und rekonstruieren daraus die ursprünglichen Informationen. Ergänzend korrigieren Fehlerkorrekturverfahren mögliche Bitabweichungen.

Wie lange bleiben die Daten im Glas erhalten?

Um die Langzeitstabilität zu bewerten, führte das Forschungsteam beschleunigte Alterungstests bei erhöhten Temperaturen durch. Auf Grundlage eines Arrhenius-Modells extrapolierten die Wissenschaftler die Ergebnisse auf Raumtemperatur. Die Berechnungen weisen auf eine Stabilität der gespeicherten Modifikationen von über 10.000 Jahren hin.

Die Autoren betonen jedoch, dass sich diese Abschätzung auf die thermische Stabilität der im Glas erzeugten Strukturen bezieht. Mechanische Belastungen, chemische Einflüsse oder äußere Umgebungsbedingungen berücksichtigte die Untersuchung nicht.

Daten in Glas, wem nützt das?

Microsoft positioniert Silica klar als Archivlösung. Die Technologie adressiert Szenarien, in denen große Datenmengen über Jahrzehnte oder sogar Jahrhunderte verfügbar bleiben müssen – etwa in Cloud-Architekturen, staatlichen Archiven oder bei langfristiger Unternehmensdokumentation.

Für den kurzfristigen Endkundenmarkt eignet sich das System derzeit nicht. Die Schreib- und Leseprozesse zielen auf langfristige Speicherung mit geringer Änderungsrate und nicht auf schnelle, häufige Zugriffe. Glas-Datenspeicherung versteht sich damit als Infrastrukturtechnologie für langfristige digitale Archivierung.