یک جهش فناورانه در حوزه فیبر نوری، محدودیت‌های پیشین را پشت سر گذاشته و آنچه روزی غیرممکن به‌نظر می‌رسید را به واقعیت تبدیل کرده است؛ انتقال داده با سرعت 1.02 پتابیت بر ثانیه، معادل دانلود تمامی فیلم‌های نتفلیکس به تعداد 30 بار در فاصله‌ای برابر با 1808 کیلومتر تنها از طریق یک رشته فیبر نوری به ضخامت موی انسان ممکن شده است.
فیبر نوری با سرعت انتقال داده 1.02 پتابیت بر ثانیه
با هدایت مؤسسه ملی فناوری اطلاعات و ارتباطات ژاپن (NICT) و شرکت Sumitomo Electric، فیبر نوری 19 هسته‌ای با قطر روکشی معادل 0.125 میلی‌متر قرار دارد که به‌گونه‌ای طراحی شده تا بدون نیاز به ارتقاهای پرهزینه، به‌راحتی با زیرساخت‌های موجود هماهنگ گردد. هر هسته نقش یک کانال انتقال داده مستقل را ایفا می‌کند و مجموعا مانند یک «بزرگراه 19 مسیره» در فضای برابر با فیبرهای تک‌هسته‌ای سنتی عمل می‌کنند.
برخلاف طراحی‌های چند‌هسته‌ای پیشین که به فواصل کوتاه یا باندهای خاص محدود بودند، این فیبر به‌لطف چینش دقیق‌تر هسته‌ها که اتلاف سیگنال را تا 40 درصد نسبت به نمونه‌های قبلی کاهش می‌دهد، عملکرد مؤثری در باندهای C و L (استانداردهای جهانی تجاری) دارد.
موفقیت این آزمایش متکی بر یک سیستم حلقه بازگشتی پیچیده بود؛ سیگنال‌ها در یک قطعه فیبر به طول 86.1 کیلومتر، به‌مدت 21 بار عبور داده شدند تا سفری معادل مسافت میان برلین تا ناپل یا ساپورو تا فوکوئوکا را شبیه‌سازی کنند.
برای حفظ کیفیت سیگنال در این فاصله، پژوهشگران از یک سامانه تقویت نوری دو‌باندی استفاده کردند که شامل دستگاه‌هایی مجزا برای تقویت باندهای C و L بود. این امر امکان انتقال داده در 180 طول موج مجزا را با استفاده از مدولاسیون 16QAM فراهم ساخت؛ روشی که اطلاعات بیشتری را در هر پالس جای می‌دهد.
در سمت دریافت، آشکارساز 19 کاناله با استفاده از پردازش MIMO (ورودی و خروجی چندگانه) پیشرفته، تداخل میان هسته‌ها را مانند بازکردن 19 مکالمه هم‌زمان در یک اتاق شلوغ تجزیه کرد.
پردازنده سیگنال دیجیتال این سامانه که از الگوریتم‌هایی حاصل یک دهه پژوهش در حوزه فیبرهای چند‌هسته‌ای بهره می‌برد، داده‌ها را با سرعتی بی‌سابقه استخراج و در عین حال اعوجاج‌های به‌وجود آمده در طول مسیر 1808 کیلومتری را اصلاح کرد.
این دستاورد حاصل سال‌ها پیشرفت تدریجی است. در سال 2023، همین تیم موفق به انتقال 1.7 پتابیت بر ثانیه در فاصله 63.5 کیلومتر شد. تلاش‌های پیشین با استفاده از فیبرهای 4 هسته‌ای تنها توانستند به نرخ 0.138 پتابیت در 12,345 کیلومتر برسند آن‌هم با استفاده از باند کمتر کاربردی S؛ در حالی که فیبرهای 15 حالته به‌دلیل ناسازگاری در ویژگی‌های انتشار، در فواصل بالاتر از 1001 کیلومتر با اعوجاج شدید مواجه شدند.
طراحی یکنواخت هسته‌ها در فیبر 19 هسته‌ای جدید، از این مشکلات پیشگیری کرده و به ظرفیتی معادل 1.86 اگزابیت بر ثانیه در هر کیلومتر (14 برابر بیشتر از رکورد قبلی در فیبرهای استاندارد) دست یافته است.
این پژوهش که به‌عنوان مقاله برتر پس از مهلت ارسال در رویداد OFC 2025 در سان‌فرانسیسکو معرفی شد، در شرایطی عرضه شده که پیش‌بینی می‌شود ترافیک داده جهانی تا سال 2030 سه برابر شود.
مسیر به‌سوی شبکه‌های پتابیتی
اگرچه چالش‌هایی مانند بهینه‌سازی بازده تقویت‌کننده‌ها و مقیاس‌پذیری پردازش MIMO در شرایط واقعی همچنان باقی است، اما این فناوری مسیر عملی برای شبکه‌های با ظرفیت پتابیتی ارائه می‌دهد. پژوهشگران در تلاش‌اند تا تکنیک‌های تولید انبوه را بهبود دهند؛ موضوعی که می‌تواند زمینه‌ساز کابل‌های فراقاره‌ای شود که در هر ساعت حجمی معادل یک دیتاسنتر را انتقال می‌دهند.
قابلیت تولید انبوه و استفاده از هوش مصنوعی در فیبر نوری
مهندسان شرکت Sumitomo Electric که معماری هسته‌های به‌هم‌پیوسته را طراحی کرده‌اند، اعلام کرده‌اند که خطوط تولید موجود با تغییرات اندک می‌توانند ساختار 19 هسته‌ای را تولید کنند. در همین حال، تیم NICT نیز در حال بررسی استفاده از پردازش سیگنال مبتنی بر هوش مصنوعی است تا سرعت انتقال بیش از پیش افزایش یابد. با نزدیک‌شدن به عصر 6G و محاسبات کوانتومی، این پیشرفت فیبر نوری را نه‌تنها به ستون فقرات اینترنت آینده، بلکه به‌عنوان سیستم عصبی مرکزی زیرساختی فراپیوندی در سطح جهانی معرفی می‌کند.
دیدگاهتان را بنویسید