Dennis L.
Digitale Archive altern meist schneller als die Informationen, die sie bewahren sollen. Ein neues Konzept setzt deshalb auf Femtosekundenlaser und Voxel in einem nur 2 mm dicken Speichermedium mit 120 mm Kantenlänge. Entscheidend ist nicht nur die Kapazität, sondern ob Schreiben, Auslesen und Fehlerkorrektur als Gesamtsystem stabil funktionieren. Genau dort verschiebt sich die Debatte von der Idee zur möglichen Praxis.
Digitale Langzeitarchivierung klingt zunächst wie ein reines Speicherproblem, ist in der Praxis aber ein Systemproblem. Festplatten, Magnetbänder und optische Datenträger speichern Informationen nur solange zuverlässig, wie Materialalterung, Feuchtigkeit, Temperaturwechsel, magnetische Einflüsse und mechanischer Verschleiß beherrschbar bleiben. Für Archive, Forschungseinrichtungen und große Rechenzentren ist das heikel, weil ein erheblicher Teil der weltweit entstehenden Daten nicht ständig verfügbar sein muss, aber über Jahrzehnte oder noch länger unverändert erhalten bleiben soll. Solche selten genutzten Bestände werden oft als kalte Daten bezeichnet. Gerade hier wird deutlich, dass ein Datenspeicher nicht nur Kapazität liefern muss, sondern auch definierte Lebensdauer, geringe Wartung und ein kontrollierbares Ausfallrisiko. Deshalb wird seit Jahren an Alternativen gearbeitet, darunter ein 5D-Speicher aus Glas, der Informationen volumetrisch in transparenten Materialien organisiert.
Der Grundgedanke hinter solchen Verfahren ist einfach, die technische Umsetzung aber anspruchsvoll. Daten werden nicht als magnetische Zustände auf einer Oberfläche abgelegt, sondern als mikroskopische Veränderungen im Volumen eines transparenten Materials. Dafür fokussiert man extrem kurze Laserpulse in definierte Tiefen des Mediums und erzeugt dort Strukturen, die sich später optisch wieder auslesen lassen. Das dreidimensionale Gegenstück zum Pixel heißt dabei Voxel. Entscheidend ist, dass ein künftiger Archivspeicher nicht nur viele Voxel dicht übereinander schreiben kann, sondern dass Schreiben, Positionieren, Auslesen, Decodieren und Fehlerkorrektur als Kette stabil zusammenarbeiten. Parallel dazu verfolgen Forscher auch chemische und biomolekulare Wege, etwa DNA-Speicher, bei denen eine sehr hohe Speicherdichte auf andere Weise erreicht werden soll. Im Zentrum steht immer dieselbe Frage: Welcher Datenspeicher hält Informationen am längsten verlässlich lesbar?
In der am 18. Februar 2026 im Fachjournal Nature erschienenen Arbeit beschreibt das Team hinter Project Silica erstmals ein Glas-System, das nicht nur einzelne Laborrekorde zeigt, sondern das Zusammenspiel aus Schreiben, Speichern, Lesen und Decodieren als vollständigen Ablauf demonstriert. Für die Variante mit birefringenten Strukturen nennen die Autoren eine Datendichte von 1,59 Gbit pro mm³, 301 beschriebene Schichten und eine nutzbare Kapazität von 4,8 TB in einem 120 mm großen und 2 mm dicken Plättchen. Die Schreibrate liegt bei 25,6 Mbit pro s und Strahl, die Schreibenergie bei 10,1 nJ pro Bit. Wichtig ist dabei weniger die reine Rekordzahl als die Fehlerfreiheit des Gesamtablaufs. Laut der Veröffentlichung konnten die gespeicherten Daten nach dem Auslesen ohne Fehler rekonstruiert werden, gestützt durch Fehlerkorrektur und automatisierte Decodierung. Genau dieser Übergang vom isolierten Demonstrator zum funktionierenden Archivspeicher macht die Arbeit für Rechenzentren und wissenschaftliche Archive interessant.
Technisch beruht das Verfahren auf Femtosekundenlaser-Pulsen, die lokale Veränderungen im Inneren des Materials erzeugen, ohne das gesamte Glas zu erhitzen oder zu beschädigen. Das Team unterscheidet dabei zwischen zwei Schreibmodi. Birefringente Voxel entstehen durch anisotrope, also richtungsabhängige Modifikationen, deren Orientierung Daten codiert. Phase Voxel beruhen dagegen auf isotropen Änderungen des Brechungsindex und streuen optisches Licht nur gering. Für die Phase-Variante genügt pro Voxel ein einzelner Laserpuls bei einer Wiederholrate von 10 MHz, was die Hardware vereinfacht und die Parallelisierung erleichtert. In der Studie erreichte ein Vierstrahl-Aufbau für diese Variante 65,9 Mbit pro s. Ausgelesen wird nicht mit einem Schreiblaser, sondern mit einem automatisierten Mikroskop, LED-Beleuchtung und sCMOS-Kamera. Anschließend ordnet ein Decodierverfahren die Bilddaten den geschriebenen Symbolen zu. Erst diese Kombination aus Voxel, Positionsfindung, Bildaufnahme und Software macht aus Glas einen praxistauglichen Datenspeicher statt eines spektakulären Einzelversuchs.
Besonders relevant ist der Schritt von hochreinem Quarzglas zu Borosilikatglas. Reines Fused Silica liefert zwar die besseren Spitzenwerte bei Datendichte und Kapazität, ist aber in Herstellung und Beschaffung deutlich unhandlicher. Borosilikatglas ist im industriellen Maßstab verbreitet, günstiger und für einen breiteren Rollout realistischer. In der Silica-Arbeit erreicht die Phase-Variante in diesem Material 0,678 Gbit pro mm³ und rund 2,02 TB pro Platte. Noch wichtiger ist, dass die Forscher für Borosilikatglas eine vereinfachte Schreib- und Leseoptik zeigen konnten, bei der pro Leser nur eine Kamera nötig ist. Für die Haltbarkeit nutzte das Team beschleunigte Alterungstests mit Wärmebehandlung bei 440 bis 500 °C und wertete die Abnahme optischer Signale über ein Arrhenius-Modell aus. Daraus leiten die Autoren eine Stabilität der geschriebenen Modifikationen von mehr als 10.000 Jahren bei Raumtemperatur ab. Zugleich benennen sie offen die Grenzen dieser Aussage, weil mechanische Belastung und chemische Korrosion in diesem Experiment nicht vollständig abgebildet wurden.
Für den Alltag bedeutet das nicht, dass Festplatten morgen verschwinden oder private Nutzer ihre Fotos bald auf Glas sichern. Auf der Project Silica Forschungsseite wird das Konzept ausdrücklich als WORM-Medium für Cloud-Archive beschrieben, also für Bestände, die nach dem Schreiben nicht mehr verändert werden. Genau dort liegt die plausible Nische: historische Dokumente, wissenschaftliche Rohdaten, audiovisuelle Sammlungen und andere Datenmengen, die selten gelesen werden, aber langfristig erhalten bleiben sollen. Für solche Bestände sind geringer Energiebedarf im Ruhezustand, elektromagnetische Unempfindlichkeit und entfallende Medienmigration strategisch wichtiger als maximale Alltagsgeschwindigkeit. Offen ist trotzdem noch einiges. Die Technik muss bei Schreibrate, Automatisierung, Materialhandling und Kosten weiter skalieren, bevor sie in Rechenzentren wirtschaftlich interessant wird. Dennoch verschiebt sich mit dieser Arbeit die Debatte: Glas ist nicht mehr nur Symbol für theoretische Ewigkeit, sondern rückt als realer Datenspeicher und industrieller Archivspeicher näher an die Praxis heran.
Nature, Laser writing in glass for dense, fast and efficient archival data storage; doi:10.1038/s41586-025-10042-w
