科学家找到用光“堆”出海量数据的新方法

传统存储（如硬盘、光盘）将数据写在材料表面，而全息存储则把信息‘嵌入’材料内部三维空间中，利用激光形成多重叠加的光图案，从而提高容量和传输速度。本研究突破在于：过去全息编码通常只用光的单一属性（如亮度或相位），最多组合两个；而福建师范大学谭小地团队首次将光的‘偏振’作为独立的信息维度加以利用。他们基于偏振全息原理，设计了一种张量式偏振全息方法，确保读取时偏振状态不丢失，使偏振成为稳定可靠的新信息通道。在此基础上，团队提出一种三维调制编码策略：通过调控两种垂直偏振光的强度与相位，并采用双相位全息技术，仅用一个‘纯相位空间光调制器’就实现了强度、相位、偏振三类信息的同步光学编码。解码更是一大难点——普通相机只能拍到光的亮度（即强度），无法直接测出相位和偏振。为此，研究人员将偏振全息理论与卷积神经网络（CNN）结合：用两张互补衍射图（一张加垂直偏振片拍摄，一张不加）训练AI模型，让它学会从亮度图像中自动识别并分离出对应强度、相位、偏振的特征模式，从而一次性高精度重建全部三维信息。实验证明，该系统可在偏振敏感材料中完成记录与读取，仅靠强度测量即可实现完整三维复原。结果表明，多维联合编码显著提升了单页全息数据的信息量；AI同步解码则省去了传统繁琐的分步测量与重建流程，大幅加快读取速度、简化硬件要求。不过，该技术目前仍处于实验室阶段：后续需提升编码灰度级以进一步扩容；优化记录材料的长期稳定性、均匀性和重复性；还将与体全息复用技术融合，实现多页、多通道并行存储；更重要的是加强光学硬件与AI算法的协同设计，以满足真实场景下高速、可靠的读写需求。