Nejmenší QR kód na světě je tenčí než světelná vlna: Uloží 2 terabyty dat na list papíru

QR kódy jsou navrženy tak, aby se používaly co nejrychleji a nejsnadněji. Zatímco desítky milionů těchto černobílých mřížek se používají každý den, jen málokdo by našel velké využití pro kód, který vyžaduje k přečtení elektronový mikroskop. Nicméně, exemplář vytvořený na Technické univerzitě ve Vídni (TU Wien) o rozměrech pouhých 1,98 čtverečních mikrometrů nyní oficiálně drží Guinnessův světový rekord za nejmenší QR kód na světě.

Historie a vývoj QR kódů

Může to být překvapení, ale QR kód existuje již více než 30 let. Poprvé byl představen v roce 1994 japonským inženýrem Masahirem Harou a systém „rychlé odezvy“ (quick-response) zpočátku pomáhal výrobcům zefektivnit označování automobilových dílů. Zatímco čárové kódy jsou strojově čitelné optické obrazy vázané na jednotlivé položky, QR kódy ukládají podstatně více dat. To je důvod, proč mohou obsahovat tolik různých typů dodatečných informací, jako je poloha, identifikační údaje a dokonce i sledování webu. Během několika let se tato technologie rozšířila a pomáhala stále více digitalizovanému světu. Do roku 2020 QR kódy doslova zachraňovaly životy během pandemie COVID-19 tím, že umožňovaly bezkontaktní interakce a platby po celém světě.

Nová dimenze datového úložiště

Nový mikrometrový design vytvořený výzkumníky z TU Wien není určen k tomu, aby nasměroval váš chytrý telefon na jídelní lístek restaurace, ale ukazuje slibné pokroky v oboru. „Struktura, kterou jsme zde vytvořili, je tak jemná, že ji nelze vůbec vidět optickými mikroskopy,“ uvedl materiálový vědec Paul Mayrhofer. „Ale to ani není ta skutečně pozoruhodná část. Struktury v mikrometrovém měřítku dnes nejsou nic neobvyklého – je dokonce možné vyrábět vzory z jednotlivých atomů. Avšak samotné to nevede ke stabilnímu, čitelnému kódu.“

Ve spolupráci se společností Cerbyte, zabývající se technologiemi pro ukládání dat, se Mayrhofer a jeho kolegové zvláště zajímali o identifikaci materiálu dostatečně odolného pro opakované použití na atomové úrovni. Odpověď přišla v podobě extrémně tenkých, stabilních keramických filmů, které se tradičně používají k potahování vysoce výkonných řezných nástrojů.

Namísto standardní tiskárny se výzkumníci spoléhali na zaostřené iontové svazky, aby vyfrézovali QR kód do vrstvy keramiky. Každý pixel měřil pouhých 49 nanometrů, což je asi 10krát méně než vlnová délka viditelného světla. Díky tomu je doslova nemožné jej vidět nejen lidským okem, ale i většinou optických zařízení. Výzkumníci to přirovnali k rukám ztvrdlým jako sloní noha, které se snaží nahmatat Braillovo písmo. Zde se elektronová mikroskopie stala pro projekt klíčovou. Zobrazením a změnou velikosti QR kódu na obrazovce počítače se týmu podařilo vytáhnout fotoaparáty chytrých telefonů a úspěšně naskenovat data.

Uchování znalostí pro budoucí generace

Ukládání dat je již dnes pro společnost životně důležité a časem bude jen kritičtější – ale čas není na straně většiny současných možností ukládání. Navzdory tomu, že obsahují obrovské množství informací, fyzické formy, jako jsou Blu-ray disky a dokonce i SSD disky, se nakonec zhoršují. „Žijeme v informačním věku, přesto naše znalosti ukládáme do médií, která jsou překvapivě krátkodobá,“ řekl materiálový výzkumník Alexander Kirnbauer.

Vývoj nových metod ukládání, které jsou ekonomické, šetrné k životnímu prostředí a spolehlivé, je nezbytný pro zajištění odolnosti dat pro budoucí generace. V některých ohledech se příběh uzavírá: podobně jako prehistorické civilizace vyrývaly informace do kamene, vědci nyní dělají téměř identické úkoly – jen v mnohem, mnohem menším měřítku. Tým odhaduje, že plocha rovnající se listu papíru do tiskárny by mohla obsahovat přes 2 terabyty dat, pokud by byla potištěna jejich QR kódy.

„S keramickými úložnými médii sledujeme podobný přístup jako starověké kultury, jejichž nápisy můžeme číst dodnes,“ dodal Kirnbauer. „Informace zapisujeme do stabilních, inertních materiálů, které odolají zubu času a zůstanou plně dostupné budoucím generacím.“