Metoda wykorzystuje ośrodek optomagnetyczny z efektem pamięci nieulotnej oraz algorytmy sekwencyjne bez klasycznych obliczeń macierzowych. Dzięki wynikom badań możliwe będzie pokonanie barier rozdzielczości oraz szybkości obliczania i wyświetlania obrazów holograficznych.

Autorzy publikacji zastosowali optomagnetyczny film GdFeCo (syntetyczny stop gadolinu, żelaza i kobaltu) w postaci warstwy o grubości 20 nanometrów na szklanym podłożu. Materiał ten jest bardzo łatwy i tani w produkcji. Jego unikalną cechą jest możliwość stworzenia dowolnego wzoru holograficznego poprzez skanowanie wiązką lasera femtosekundowego. Przypomina to rysowanie obrazu ołówkiem na kartce papieru. Strukturę wzoru stanowią szybkie i powtarzalne, całkowicie przełączane optycznie (AOS) plamki magnetyczne.

Metody takiego zapisu magnetycznego opracowuje zespół profesora Andrzeja Stupakiewicza z Uniwersytetu w Białymstoku.

Powiedział: „Jako pierwsi zaproponowaliśmy użycie ultraszybkiego pisma magnetycznego do tworzenia holograficznych wzorów w ośrodku optomagnetycznym. Jego zaletą jest możliwość uzyskania ogromnej rozdzielczości i szybkości.”

Ultraszybkie pismo magnetyczne pozwala na zapisanie i ponowne zapisanie stabilnej plamki magnetycznej w odstępie zaledwie 30 pikosekund, co przy zastosowaniu częstotliwości lasera 1 GHz pozwala na dynamiczny zapis w wysokiej rozdzielczości nieosiągalnej w obecnych technologiach.

Autorom publikacji udało się stworzyć hologram o gęstości około 3600×3600 punktów (ok. 13 milionów punktów lub 4K) na cal kwadratowy, bez znaczących ograniczeń wielkości całego hologramu.

Co więcej, nowa metoda za pomocą nośnika magnetycznego zapisuje obraz holograficzny jak na dysku magnetycznym, a proces zapisywania, kasowania i ponownego zapisu odbywa się bezkontaktowo i wyłącznie za pomocą wiązki impulsów świetlnych.

Kierownik zespołu dr Michał Makowski z Wydziału Fizyki PW powiedział: „Zaprezentowaliśmy algorytm do obliczeń holograficznych bez klasycznych i wymagających dużej pamięci obliczeń macierzowych. Zamiast tego zaproponowaliśmy podejście szeregowe, czyli obliczenia punkt po punkcie, również w chmurze, zgodnie z powtarzalnością piszącej wiązki laserowej.

„Ponieważ zapis jest magnetycznie trwały, nośnik przejmuje funkcję pamięci. Dzięki temu zapotrzebowanie na pamięć komputera jest zerowe, niezależnie od wielkości hologramu.”

We współpracy z grupą naukowców z Uniwersytetu Chiba w Japonii naukowcom udało się opracować procesor, który oblicza punkt hologramu w jednym cyklu zegara, czyli co 1 nanosekundę.

Autorzy publikacji szacują, że na możliwość generowania i wyświetlania wielkoskalowych hologramów komputerowych 3D w podejściu macierzowym – jak wcześniej sądzono – nie będziemy musieli czekać do 2100 roku.