Tavanomaiset kuidut menettävät puolet signaalista 15–20 km:n välein; uudet ontot kuidut menettävät sen 33 km:n välein. Ne voivat välittää yli 1 000 kertaa enemmän tehoa kuin perinteiset kuidut ja kattavat laajemman aallonpituusalueen.
Sisällysluettelo
- Nopeampi internet.
- Valo kulkee ilmassa, ei lasissa.
- Jopa 1 000 kertaa enemmän tehoa.
- Vähemmän signaalin menetystä.
- Yhteensopiva kvanttiteknologioiden kanssa.
- Valmistus on monimutkaista, mutta toteutettavissa.
- Microsoft panostaa siihen.
Lasin ulkopuolella: valo kulkee ilmassa
Globaalin internetin infrastruktuuri on tekemässä evoluutiota. Southamptonin yliopiston tutkijat ovat kehittäneet uudenlaisen optisen kuidun, jossa valo ei kulje lasin läpi, kuten tavallisesti, vaan onteloissa olevan ilman läpi. Tämä edistysaskel ei vain vähennä signaalin häviötä, vaan mahdollistaa myös ennennäkemättömän tehokkaan tiedonsiirron.
Tavanomaisissa valokaapeleissa noin 50 % signaalista menetetään 15–20 kilometrin välein, mikä pakottaa asentamaan energiaa kuluttavia ja ylläpitoa kalliiksi tekeviä toistinasemia. Sen sijaan uusilla onteloilla kuiduilla tämä menetys tapahtuu vasta 33 kilometrin välein, mikä mahdollistaa toistinasemien välimatkan pidentämisen ja käyttökustannusten alentamisen suurissa tietoliikenneverkoissa.
Lisäksi nämä kuidut kestävät 1 000 kertaa suuremman signaalitehon kuin nykyiset kuidut ja välittävät valoa laajemmalla aallonpituusalueella, mikä tekee niistä ihanteellisia paitsi nykyiselle internetille myös uusille teknologioille, kuten kvanttikommunikaatiolle.
Teknologia, jolla on mullistava potentiaali
Vaikka ontot optiset kuidut eivät ole uusi käsite, niiden käyttö on ollut rajoitettu hyvin erityisiin ympäristöihin, kuten tietokeskuksiin, joissa jokainen nanosekunti on tärkeä, niiden korkeiden kustannusten ja valmistuksen vaikeuden vuoksi.
Uusi muotoilu muuttaa rakenteellisen tarkkuuden. Francesco Polettin tiimin kehittämä kuitu koostuu viidestä pienestä sylinteristä, joista jokaisessa on kaksi sisäkkäistä sylinteriä, jotka on liitetty suuremman keskisylinterin reunaan. Tämä geometrinen muotoilu toimii valosuodattimena, joka pitää pulssit rajoitettuina, estää vuotoja ja maksimoi tehokkuuden.
Lisäksi se, että valo liikkuu 45 % nopeammin ilmassa kuin lasissa, tarjoaa välittömän suorituskyvyn ilman tarvetta muuttaa olemassa olevaa infrastruktuuria kokonaan.
Skaalaus tarkkuutta menettämättä
Yksi suurimmista haasteista on ollut tämän teknologian siirtäminen laboratoriosta teolliseen mittakaavaan. Perinteiset kuidut valmistetaan venyttämällä kiinteää lasia, kun taas nämä uudet kuidut edellyttävät vain muutaman mikrometrin halkaisijaltaan olevien onteloiden säilyttämistä.
Southamptonin tiimi on ratkaissut tämän ongelman käyttämällä 20 senttimetrin lasiesimuottia, johon on jo sisällytetty ontot kanavat. Venyttämällä tätä esimuottia 100 mikrometrin paksuuteen, he käyttävät sisäistä painetta pitääkseen geometrian ennallaan. Prosessi on monimutkainen, mutta se on osoittautunut skaalautuvaksi ja toistettavaksi.
Niinpä Lumenisity, tästä projektista syntynyt startup-yritys, työskentelee jo näiden kuitujen kaupallisen tuotannon parissa. Microsoftin vuonna 2022 tekemä Lumenisityn hankinta vahvistaa suurten teknologiayritysten strategisen kiinnostuksen tätä innovaatiota kohtaan, joka voi olla avainasemassa globaalien verkkojen nopeuden, vakauden ja energiatehokkuuden parantamisessa.
Vaikutukset kvanttiviestintään
Yksi tämän edistysaskeleen lupaavimmista piirteistä on sen yhteensopivuus yksittäisten fotonien valopulssien kanssa, jotka ovat suosituin muoto datan siirrossa kvanttijärjestelmissä. Tämä avaa oven verkkoille, jotka voivat toimia sekä klassisen että kvanttiviestinnän parissa, mikä on tähän asti vaatinut erillisiä ja erittäin erikoistuneita infrastruktuureja.
Innsbruckin yliopiston kokeellisen fysiikan tutkijan Tracy Northupin mukaan tämä teknologia voi merkitä käännekohtaa tutkimusyhteisölle. ”Tähän asti ontot kuidut ovat olleet liian kalliita jopa laboratoriokokeisiin”, hän toteaa. Toiveena on, että suurten tuotantomäärien myötä kustannukset laskevat, mikä demokratisoi pääsyn kvanttiteknologioihin.
Potentiaali
Internetnopeuden lisäksi tällä innovaatiolla on suora vaikutus digitaalisen infrastruktuurin kestävyyteen. Kun toistinasemien tarve vähenee, verkkojen energiankulutus pienenee, ja verkot muodostavat nykyään kasvavan osan globaalista hiilijalanjäljestä.
Lisäksi tehokkaampi tiedonsiirto mahdollistaa tarvittavan materiaalin määrän vähentämisen kilometriä kohti, mikä edistää resurssien järkevämpää käyttöä. Tämä teknologia voisi myös helpottaa vastustuskykyisempien internetverkkojen käyttöönottoa maaseudulla tai vaikeapääsyisillä alueilla, mikä kaventaisi digitaalista kuilua ilman, että ympäristövaikutukset moninkertaistuisivat.
Digitalisaation laajentuessa tehokkaampi infrastruktuuri ei ole vain kilpailuetu, vaan myös ekologinen välttämättömyys. Ontot valokuitukaapelit voivat tulla avainvälineeksi vihreämmän, nopeamman ja oikeudenmukaisemman internetin luomisessa, joka on valmis vastaamaan 2000-luvun teknologisiin ja ympäristöön liittyviin haasteisiin.
