微软新技术把玻璃变成硬盘，一块存五千部电影，一万年不丢数据

2 月 18 日，微软的玻璃芯片问世并登上 Nature 论文，研究人员利用飞秒激光在硼硅玻璃中刻录相位体素的光学存储技术，一块仅 2 毫米厚的玻璃片可以容纳 4.8TB 数据，这相当于大约 200 万本印刷书籍或 5,000 部超高清电影。

（来源：Nature）

简单来说，该技术就是把数据写进玻璃里。这块两毫米薄、巴掌大小的方形玻璃里，所塞进去的数据足以装下近千部高清电影。

这项技术利用光的相位差异在四维空间编码信息，只需单次激光脉冲写入，成品玻璃理论上可保存 1 万年而不需维护，能抵御磁带、硬盘等传统介质的衰减与恶意篡改，有望彻底改变数据归档与数字遗产保存方式。

此次研究使用的技术叫做 Project Silica，中文是二氧化硅项目。硅，是沙子的主要成分。日常家中的窗户、烤箱门甚至微波炉转盘，使用的都是同一种材料也就是硼硅盐酸玻璃。这种玻璃便宜、透明、耐热、防水、不会生锈。但问题是怎么把数据写进去。

微软团队使用了一台飞秒激光器。飞秒非常短，一飞秒是一千万亿分之一秒，比眨一下眼睛还要快许多倍。这么短促的激光脉冲打进玻璃，会在焦点处产生高温高压，从而改变那一小块玻璃的结构。他们把这个小斑点叫做 voxel，等于就是玻璃里的一个像素点。

（来源：微软）

传统技术需要使用很多个脉冲激光才能写一个点，速度非常之慢。这项研究则搞定了两件事：一是把每个点的写入时间压缩到一个脉冲，二是让激光束分成四条同时刻写。现在的写入速度是每秒 6,500 万比特，虽然距离硬盘还差得远，但是作为档案存储已经够用。

在读取数据的时候，不需要把玻璃插进什么特制的机器，只需要一台显微镜加一个摄像头。激光扫过玻璃，不同结构的点会产生不同的亮度，摄像头拍下来之后，软件再把这些亮暗点翻译回 0 和 1。以前的读取设备需要三个摄像头才能分清楚偏振方向，现在使用一个摄像头就够了，成本直接砍掉一大半。

为了让玻璃能够存更多层，他们把数据一页一页摞起来，每层间隔只有几微米。一束激光扫过去，一次能够读到三十多层的信息。整块玻璃摞了三百多层，总厚度只有两毫米。

（来源：微软）

那么，一万年是怎么算出来的？微软团队使用了一种名为加速老化的方式。他们把写好数据的玻璃放进烤箱，加热到四百多摄氏度，观察那些结构在多久之后会消失。高温会加速分子的运动，也会让时间快进。把高温下的衰减速度画成曲线，再往回推算到常温，结果就是一万年。

当时，实验室里的一万年不等于现实世界的一万年。万一玻璃摔碎了，数据一样会丢失。所以，这套系统还设计了一个机械臂玻璃库，机器人会把你要读取的那块玻璃从架子上取下来送到显微镜下扫描。多块玻璃之间还可以互相备份，假如坏了一块能够从别的块补回来。

（来源：微软）

它最直接的应用场景是用在档案馆、图书馆和博物馆。那些需要永久保存的孤本古籍、历史影像和科研数据，再也不用每隔几年拷贝一次。目前，音乐版权公司已经找到微软谈合作，有个叫 Global Music Vault 的项目，正打算把世界各地的音乐存进玻璃，埋到北极的冰层下面，让一万年后的人类还能听到今天的声音。

事实上，华纳兄弟几年前就曾和微软合作把一部《超人》电影存进了一块石英玻璃里。甚至有人还想用它做一个“金唱片”。四十多年前，旅行者号探测器带着一张镀金铜唱片飞出太阳系，上面录了地球的影像和声音。现在，有一只科研团队正在众筹新一代的“金唱片”，他们打算使用本次微软团队打造的玻璃作为介质，存进更多影像、语言和音乐。让未来无论谁捡到它，都可以读懂我们二十一世纪的人类。

那么，这项技术何时能够用在手机上？这可能还为时尚早，无论是读写速度、设备成本还是玻璃的标准化生产，都还需要时间。但是，本次成果至少告诉我们，数据并非只能存在于电和磁里，也可以被装入玻璃里。

参考资料：

相关论文 https://www.nature.com/articles/s41586-025-10042-w

https://www.microsoft.com/en-us/research/blog/project-silicas-advances-in-glass-storage-technology/

排版：胡巍巍