Kwartsglas en een femtoseconde-laser – dat zijn volgens het bedrijf SPhotonix de benodigdheden om gegevens miljoenen jaren veilig op te slaan.
Data voor miljarden jaren opgeslagen in glas
In het handschoenenkastje van de rode Tesla Roadster die sinds 2018 door het heelal zwerft ligt een klein stukje glas. Daarin is de complete Foundation-trilogie van sciencefictionschrijver Isaac Asimov opgeslagen. Mocht iemand over enkele miljarden jaren de auto vinden, dan zou de informatie op die gegevensdrager nog steeds leesbaar moeten zijn.
De Amerikaanse start-up SPhotonix, de fabrikant van het glasplaatje, noemt zijn langetermijnopslag 5D Memory Crystal. Het principe lijkt op dat van Microsofts glasopslag, die bekend werd onder de naam Project Silica [1].
De onderzoekers achter SPhotonix hebben meerdere jaren met Microsoft samengewerkt. Terwijl Microsoft de resultaten alleen voor zijn eigen cloudarchieven wil gebruiken, slaat SPhotonix een andere weg in: het bedrijf wil de technologie als licentiegever aan de industrie beschikbaar stellen, zodat bedrijven geschikte schrijf- en leesapparaten kunnen aanschaffen.
Het opslagmedium zelf is uiterst eenvoudig: het bestaat uit een schijf van kwartsglas, zoals dat ook in glasvezelkabels wordt gebruikt. Het materiaal is goedkoop, chemisch buitengewoon stabiel en bestand tegen hitte, straling, zout water, vocht en temperatuurschommelingen.
Gegevens schrijven
De informatie wordt met behulp van een femtoseconde-laser in het binnenste van het glas geschreven. De pulsen van die ze laser zijn zo kort en energierijk dat ze het glas op het brandpunt wijzigen zonder het te beschadigen – SPhotonix heeft dat proces onder de naam FemtoEtch gepatenteerd.
Op het brandpunt ontstaan zogenaamde voxels – minuscule driedimensionale pixels in het submicrometerbereik. De fijnste kenmerken binnen die structuren zouden slechts ongeveer 20 nanometer groot zijn. In tegenstelling tot een klassieke bit, die slechts twee toestanden kent, bevat elk van die voxels aanzienlijk meer informatie.
Dat wordt mogelijk gemaakt door het fenomeen van dubbele breking: de door de laser geïnduceerde structuren veranderen lokaal de optische eigenschappen van het glas, waardoor de lichtsnelheid en -richting afhankelijk zijn van de polarisatie.
Elke voxel heeft daarmee een specifieke voorkeursas (slow axis) en een meetbare vertraging (retardance). Beide grootheden kunnen onafhankelijk van elkaar worden ingesteld en uitgelezen.
Naast de drie ruimtelijke dimensies x, y en z – dat wil zeggen de positie van de voxel in het volume van de schijf – komen er dus twee optische dimensies bij: de oriëntatie van de langzame as en de mate van de vertraging. Daaruit leidt het bedrijf de naam 5D Memory Crystal af (eigenlijk zou het eerder 5D Memory Glass moeten heten, want zowel kwarts- als kristalglas zijn immers geen kristallen, maar amorfe materialen die gestold zijn).
Volgens SPhotonix kan elke voxel tot 256 verschillende toestanden aannemen, wat overeenkomt met een capaciteit van acht bit. Op dat punt verschilt de methode van die van Microsoft, waarbij de afzonderlijke voxels aanzienlijk minder informatie bevatten. Het zal echter waarschijnlijk moeilijker zijn om die 256 verschillende toestanden correct uit te lezen dan ze te genereren.
Capaciteit, snelheid en levensduur
Volgens SPhotonix werkt het team momenteel met schijven met een randlengte van 25 millimeter omdat die in het laboratorium makkelijk te hanteren zijn. Tegelijkertijd noemt het in zijn FAQ al verdere streefwaarden, zoals een schijf van 2 inch met een capaciteit tot 57 TB.
Voor latere systemen noemt het bedrijf uitdrukkelijk standaardschijven van 3 millimeter dik kwartsglas met een randlengte van 5 inch, oftewel zo’n 12,8 centimeter. Elke schijf moet tot 360 TB kunnen opslaan.
Een ander vlak waar nog de nodige ontwikkeling moet gebeuren betreft de lees- en schrijfsnelheden. Momenteel zit de schrijfsnelheid rond de 4 MB/s en de leessnelheid rond de 30 MB/s. SPhotonix streeft ernaar om de lees- en schrijfsnelheden binnen de komende drie tot vier jaar te verhogen tot 500 MB/s, waarmee het systeem zou kunnen concurreren met moderne LTO-tapesystemen.
Wat betreft de levensduur zitten alle glazen opslagmedia in een klasse apart. Microsoft noemt voor Project Silica een gegevensbehoud van meer dan 1000 jaar, terwijl SPhotonix voor het 5D Memory Crystal zelfs spreekt van 13,8 miljard jaar (voor wie dat getal niets zegt: dat is de leeftijd van het universum).
Dergelijke cijfers zijn uiteraard niet te verifiëren, maar kwartsglas is aanzienlijk stabieler dan magnetische gegevensdragers en SSD’s, waarvan de gegevens na jaren tot decennia verloren gaan. Het opslagmedium is bovendien ongevoelig voor elektromagnetische invloeden en heeft na het schrijven geen energie meer nodig.
Toepassingen en demonstraties
SPhotonix demonstreert zijn technologie graag op spectaculaire wijze. Naast de al genoemde Foundation-trilogie in de Tesla Roadster werden in 2025 afbeeldingen van de 32.000 jaar oude grotschilderingen uit de Chauvet-grot aan boord van de eerste Nyx-capsule van de Exploration Company in een baan om de aarde gebracht.
Het menselijk genoom werd volledig in een kristal gearchiveerd, evenals de Engelstalige Wikipedia. Ook in Hollywood heeft de technologie al haar sporen achtergelaten: in de recentste film Mission: Impossible – The Final Reckoning duikt het glas op als rekwisiet.
Momenteel biedt SPhotonix een archiveringsdienst voor klanten. Zij sturen hun gegevens naar het bedrijf, dat die in het glas schrijft. Om de gegevens weer uit te lezen moet de schijf terug naar SPhotonix gestuurd worden. Het bedrijf is echter ook een lezer aan het ontwikkelen waarmee klanten hun gegevens zelf kunnen uitlezen, en op termijn moet er ook een mobiele versie volgen.
Op verzoek bewaart SPhotonix de gegevensdragers van zijn klanten in een kluis in Zwitserland.
Wortels in de wetenschap
De technologische wortels van het 5D Memory Crystal gaan zo’n drie decennia terug. De methode werd ontwikkeld aan het Optoelectronics Research Centre van de Universiteit van Southampton, onder leiding van professor Peter Kazansky.
Al in 2013 demonstreerde zijn team de multidimensionale optische gegevensopslag in kwartsglas. Gedurende meerdere jaren werkte de groep nauw samen met Microsoft Research in het kader van Project Silica, totdat Kazansky in 2024 samen met zijn zoon Ilya het bedrijf SPhotonix oprichtte.
In 2022 publiceerde een team onder leiding van Peter Kazansky een wetenschappelijk artikel over 5D-opslag in kwartsglas (silica) met 7 bit per voxel en een uitleesfoutpercentage van slechts 0,6 procent. In hetzelfde artikel werden 100 lagen van de tekst van Douglas Adams The Hitchhiker’s Guide to the Galaxy geschreven.
Het ruwe signaal kon bij 100 lagen aanvankelijk slechts met een nauwkeurigheid van ongeveer 80 procent worden uitgelezen omdat aangrenzende lagen tot fouten leidden. Pas een daaropvolgende digitale signaalverwerking verhoogde de nauwkeurigheid. Daarna bereikte het team voor de eerste, de vijftigste en de honderdste laag een uitleesnauwkeurigheid van 100 procent.
In de openbaar toegankelijke documentatie van SPhotonix ontbreken concrete gegevens over codering, foutcorrectieprocedures, mediaformaat of interfacespecificaties. Uit het onderzoek kan wel een coderingsschema worden afgeleid, maar dat is nog ver verwijderd van een open industriestandaard.
Productie en kosten
SPhotonix beschouwt zichzelf niet als fabrikant, maar als een bedrijf dat technologielicenties verleent. De basistechnologie moet door partners zelf worden ontwikkeld en vervolgens via een consortium op de markt worden gebracht. De doelgroep bestaat in de eerste plaats uit hyperscaler-datacenters en zakelijke klanten met grote archiveringsbehoeften.
Volgens berichten zou een schrijfapparaat ongeveer 30.000 dollar kosten, een leesapparaat ongeveer 6000 dollar. Photonix zelf wil de hardwarekosten niet specificeren. Ook geeft het bedrijf tot nu toe geen informatie over de prijs per TB voor het medium. Het zou wenselijk zijn om een prijs te realiseren die lager ligt dan die van tape, die momenteel onder de 10 dollar per TB ligt.
Beoordeling van de haalbaarheid
Het schrijven en lezen van multidimensionale voxels in kwartsglas is gedocumenteerd in talrijke wetenschappelijke publicaties, het parallel beschrijven met gevormde voxels is al aangetoond en de materiaaleigenschappen van kwartsglas zijn bekend. De grote uitdaging ligt niet in het ‘of’, maar in het ‘hoe snel en tegen welke prijs’.
De lees- en schrijfsnelheden moeten voor industrieel gebruik nog met ongeveer twee ordes van grootte toenemen. SPhotonix noemt daar een tijdshorizon voor van drie tot vier jaar – dat klinkt ambitieus.
De genoemde hardwareprijs van ongeveer 30.000 dollar voor een schrijfapparaat lijkt verbazingwekkend laag, vooral in vergelijking met de femtoseconde-lasersystemen voor Project Silica, die volgens berichten meerdere honderdduizenden dollar kosten.
Momenteel bevindt het systeem van SPhotonix zich op TRL 5 (Technology Readiness Level, een classificatiesysteem van de NASA), het stadium van technische validatie. TRL 6, de prototypedemonstratie, is de volgende stap die het bedrijf voor ogen heeft.
Het zal nog jaren duren voordat het systeem commercieel kan worden ingezet (TRL 9). De enige langetermijnopslag die zich op dit niveau bevindt, is tape – en dat al enkele decennia lang [2].
Concurrentie en marktomgeving
SPhotonix is niet de enige speler op het gebied van archief- en langetermijngeheugen. Microsoft werkt verder aan Project Silica, maar het concern heeft zich begin 2026 gedistantieerd van de rondgaande roadmaps: er is momenteel geen tijdschema voor een commerciële lancering.
Het bedrijf Cerabyte volgt een andere aanpak met ultradunne keramische lagen op glas. Het heeft ook als doelstelling om duurzame archieven te creëren die eenmalig kunnen worden beschreven, maar zo vaak als gewenst kunnen worden uitgelezen (Write Once Read Many, WORM).
Start-ups zoals Atlas Data Storage en Iridia werken aan synthetisch DNA als opslagmedium, maar ook die archiefsystemen zijn nog ver verwijderd van commerciële beschikbaarheid [3].
De marktanalisten John Monroe en Brad Johns verwachten dat de jaarlijkse leveringen aan opslagcapaciteit zullen groeien van ongeveer 2086 exabyte vandaag tot zo’n 42.917 exabyte in 2050. Dat zal met de huidige harde schijf- en tapetechnologieën echter nauwelijks te realiseren zijn.
Volgens schattingen bestaat vandaag de dag al 60 tot 80 procent van alle opgeslagen gegevens uit zogenaamde koude gegevens. Dat wil zeggen inhoud die wel permanent bewaard moet blijven, maar slechts zelden geraadpleegd wordt.
Het 5D-opslagsysteem van SPhotonix zou geschikt zijn voor die gegevens – maar ook de andere genoemde nieuwe opslagtechnieken richten zich vooral op deze markt.
Literatuur
[1] Sabrina Patsch en Alieke van Sommeren, Data in glas laseren: 10.000 jaar houdbaar, c’t 5/2026, p.7
[2] Lutz Labs en Alieke van Sommeren, De techniek achter LTO-drives en achterwaartse compatibiliteit, c’t 5/2026, p.64
[3] Andreas Gimpel, Robert Grass en Alieke van Sommeren, Digitale data opslaan in DNA, c’t 1-2/2026, p.80
(Lutz Labs en Daniel Dupré)
Praat mee