Die Datenflut von Bits und Bytes digitaler Informationen wird im Zeitalter der Multimediaanwendungen weiter und weiter wachsen – der Speicherbedarf der Anwender explodiert. Video- und Spielfilmdatenbanken (video-on-demand), Netzwerkdienste, Satellitenkommunkiaton oder Bildverarbeitung in der Chirurgie sind nur einige der Gebiete, in denen in Zukunft Terabytes von Daten gespeichert und in tausendstel Sekunden wieder abrufbar sein müssen. Gleichzeitig verlangt die Datenarchivierung in Bibliotheken, in der Medizin oder im Bereich der Kunst hochkapazitive Speicher, die ganze Bilder im Detail speichern. Compact Disks können die Datenflut derzeit gerade noch bewältigen – Standard-CD-ROM's können heute 650 Mbyte Daten speichern – den künftigen Bedarf an Speicherkapazitäten werden sie trotz neuer Entwicklungen jedoch bei weitem nicht abdecken können. Der Nachteil dieses Speicherverfahrens: Die Information wird seriell abgelegt und ausgelesen. Dazu tastet ein Laserstrahl die Speichereinheit Bit für Bit ab, ähnlich dem Auslesen von Magnetbändern.

Hologramme dagegen gelten als die Datenspeicher der Zukunft. So können rein rechnerisch in einem Speichermedium von der Größe eines Zuckerwürfels leicht ein Terabyte Daten – das sind 1000 Gigabyte Festplatten oder auch 500 Millionen Schreibmaschinenseiten – abgelegt werden. Das Prinzip: Die Daten werden elektronisch als flächige Muster (Seiten) aus durchsichtigen und undurchsichtigen Bildpunkten einem Lichtmodulator – ähnlich einem Flüssigkristallbildschirm – aufgeprägt. Dieser Modulator wird dann vom Laserlicht durchleuchtet, so daß der Laser in einem geeigneten optischen Material – zur Zeit üblicherweise spezielle Kristalle – diese elektronischen Muster abspeichern kann. Dazu muß dieser Datenstrahl lediglich mit einer Referenzwelle überlagert werden. Auf einer einzigen Datenseite finden schon Millionen von Bits Platz, auf ein Speichermedium in der Größe eines Zuckerwürfels passen Tausende solcher Seiten. Der Trick: durch Änderung der Referenzwelle können zahlreiche Datenseiten an einem einzigen Ort überlagert werden, so daß für die Speicherung von mehreren Gigabyte nur wenige Kubikmillimeter benötigt werden. Mindestens genauso faszinierend sind die extrem schnellen Zugriffsmöglichkeiten: alle auf einer Seite gespeicherten Daten können gleichzeitig, also auf einen Schlag, abgerufen werden. Dadurch können Datentransferraten von Gigabyte pro Sekunde und Zugriffszeiten unter einer Millisekunde möglich werden.

Das am Institut für Angewandte Physik der TU Darmstadt in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. T. Tschudi von Dr. Cornelia Denz und ihren Mitarbeitern realisierte Speichersystem nutzt ein effizientes Verfahren zur Adressierung verschiedener Datenseiten- die Phasenkodierung. Dabei wird die Referenzwelle lediglich in verschiedene Teilgebiete unterteilt, in denen die Welle jeweils im Vergleich zum Nachbargebiet etwas verzögert wird, so daß sich die Phasenlage der Wellen in den einzelnen Gebieten relativ zueinander ändert. So können die Daten ohne Wellenlängenänderung oder Bewegung der Referenzwelle mit hohen Geschwindigkeiten abgerufen werden. Der Clou: Das System ermöglicht neben der Speicherung auch die Bildverarbeitung. So können gespeicherte Bilder addiert, subtrahiert oder invertiert werden, ohne die Ausleserate herabzusetzen.