Pamięć holograficzna to rodzaj przechowywania danych, który wykorzystuje światło i holografię do tworzenia pamięci masowej, która może być znacznie większa i szybsza niż magnetyczne lub optyczne urządzenia do przechowywania danych. Wiele różnych firm pracuje nad stworzeniem urządzeń pamięci masowej, które wykorzystują holografię do zapisu i odczytu danych. Ostatecznie, pomimo potencjalnych korzyści związanych z tego rodzaju pamięcią masową, inne opcje przechowywania danych mogą okazać się bardziej natychmiastowe i opłacalne. Pamięć holograficzna może być wykorzystywana zarówno do przechowywania nośników jednokrotnego zapisu, jak i pamięci wielokrotnego zapisu, chociaż ta druga wymaga nieco bardziej skomplikowanej technologii.
Holografia to wykorzystanie światła, zazwyczaj dwóch odrębnych wiązek światła lub energii, do stworzenia „zapisu” obrazu lub danych, które można następnie odzyskać za pomocą światła w późniejszym czasie. To było historycznie wykorzystywane do tworzenia trójwymiarowych (3D) obrazów holograficznych, przy użyciu światła do tworzenia „nagrania” obiektu na powierzchni wykonanej z materiału światłoczułego. Obraz 3D można następnie odtworzyć przy użyciu tylko światła.
Holograficzne urządzenie magazynujące wykorzystywałoby tę samą technologię do tworzenia „nagrań” nie do celów tworzenia obrazów 3D, ale do przechowywania danych na materiałach światłoczułych, które można następnie umieścić na dysku twardym lub podobnym urządzeniu magazynującym. Zasadniczo stosowane są dwie wiązki laserowe: jedna nazywana jest wiązką odniesienia, a druga wiązką oświetlającą lub sygnałową. Dwie wiązki tworzą wzór interferencyjny, który odciska się na materiale światłoczułym, tak jak przy tworzeniu obrazu holograficznego. Używając innej wiązki laserowej pod tym samym kątem, dane w pamięci holograficznej można odzyskać i wyświetlić na ekranie komputera w taki sam sposób, w jaki dane są pobierane z magnetycznego lub optycznego urządzenia pamięciowego.
Optyczne i magnetyczne metody przechowywania zapisują dane w ciągach pojedynczych bitów informacji, a przechowywanie holograficzne wykorzystuje ten sam proces. Niewielki obszar używany do przechowywania holograficznego może jednak pomieścić wiele danych, które skutecznie nakładają się na siebie i można uzyskać do nich dostęp poprzez zmianę kąta użytych wiązek. Oznacza to, że ta sama ilość fizycznej przestrzeni używana w holografii może przechowywać znacznie więcej danych niż jest to możliwe w porównaniu z pamięcią magnetyczną lub optyczną.
Pamięć holograficzna może również uzyskiwać dostęp do bitów danych w sposób równoległy, poprzez wiązkę światła, a nie jeden bit na raz, dzięki czemu rejestrowanie i pobieranie danych jest znacznie szybsze niż w przypadku innych nośników. Większość materiałów światłoczułych może jednak zapewnić tylko jednokrotne zapisanie danych, chociaż informacje można odczytać wiele razy i prawdopodobnie przetrwałyby nawet sto lat. Pewne rodzaje kryształów mogą być prawdopodobnie używane do wielokrotnego zapisu holograficznego przechowywania, ponieważ niektóre kryształy mają właściwości zwane efektem fotorefrakcyjnym, które umożliwiają wielokrotne rejestrowanie i zmienianie hologramów.