科学者が光チップでインターネット速度の新記録を樹立

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研究者らは、チップベースの光周波数コムを使用して、1 秒間に世界のインターネット トラフィックのほぼ 2 倍を送信しました。

新しい研究では、科学者たちは、1秒間にインターネット全体のほぼ2倍のトラフィックを送信できるチップを搭載し、従来の電気通信の常識を打ち破り、データ伝送速度の記録を樹立した。 研究者らは、たった 1 つの光源と 1 つの光学チップが連携して、驚くべきデータ伝送速度を実現できる「周波数コム」を生成できると述べています。 同じ小さな原材料の集合体、つまりシリコンをどうやって作ることができるのでしょうか？—家庭のコンピュータやインフラストラクチャにすでにあるもので、これほど高速な速度が得られるのでしょうか?

この新しいチップは、コペンハーゲン大学、デンマーク工科大学（DTU）、スウェーデンのチャルマーズ工科大学、および日本のフジクラ株式会社の研究者によって作成されました。 彼らの論文は Nature Photonics に掲載されます。

「我々は、安定したダークパルス・カー周波数コムを生成する単一のマイクロコム・リング共振器から得られる223の波長チャネルを使用して、37コア、長さ7.9kmのファイバ上で1.84Pbit s-1の伝送を実験的に実証しました」と著者らは書いている。

さて、ここには開梱するものがたくさんあります。 しかし、ここで注目を集める統計は速度です。1.84 ペタビット、つまり New Atlas の説明によれば、「1 秒あたりの世界のインターネット トラフィックのほぼ 2 倍」です。 現時点では、1 ～ 10 ギガビットの家庭用インターネット接続が消費者向けテクノロジーの最先端であり、1 ペタビットは 100 万ギガビットに相当します。 この論文の著者らは、光ファイバー（インターネットトラフィックの最大の帯域幅を伝送するガラスベースのケーブル）が将来につながる世界的な通信の鍵となるが、現在の技術はいずれ限界に達すると述べている。

電信回線を通じて配信されたモールス信号のような、初期の電気通信を覚えていますか? これに続くものはすべて、オンとオフ、0 と 1、スペースと非スペースという同じ基本的なメカニズムを持っています。 光ファイバーの「光学」部分は、非常に速い光のフラッシュを伝達する役割を果たします。 そして、最も小さく予測可能な光のフラッシュを送信する最も先進的な方法の 1 つである周波数コムは、当然のことながらクラス最高のものです。

周波数コムとは何ですか? 米国政府の国立標準技術研究所 (NIST) は、ネイチャー誌に掲載された独自の最近の研究の一環として次のように説明しました。「[A] 周波数コムはレーザーの一種であり、その光は多くの明確に定義された周波数で構成されており、ディスプレイ上でレーザーのスペクトルを見ると、各周波数が櫛の歯のように目立つことから、この技術にその名前が付けられました。」

周波数コムは時間と距離を正確に測定するために一般的に使用され、その用途は原子時計から望遠鏡まで多岐にわたります。

しかし、コペンハーゲン大学主導のチームは、その光を新しい方法で活用し、驚くべき量のデータを伝送しています。 DTUのプレスリリースによると、光学チップは周波数コムを作成し、レーザーを光の全スペクトルに分割し、「数百」の異なる周波数または色を生成します。 その後、研究者は、これらの個別の色の波長のそれぞれにデータをエンコードできます。

1 つのチップで現在光ファイバーで使用されている 1,000 個のレーザーを置き換えることができ、システム全体のエネルギー効率が向上します。

コンピュータ ネットワーク インフラストラクチャは、ますます小さな構造に分岐します。欠点: 「パイプ サイズ」をダウンシフトするたびに、トランスファー ポイントと異なるハードウェアが必要になります。 つまり、コンピューター技術の特定の部分における大きな進歩は、同様に割り引いて受け止める必要があります。 世界記録を誇るコンピューター チップを既存のシステムに単純に組み込むことはできません。 たとえば、新しい RAM や新しいグラフィックス カードを取り付けて、老朽化し​​たコンピューターを救おうとしたことがあるなら、コンピューターの全体的な性質についての厳しい教訓を学んだかもしれません。

研究者らはまた、「特殊なケーブル」を使用してこの新しいデータ伝送速度記録を樹立しました。これは、彼らの技術がインフラストラクチャの準備には程遠いことを意味します。これは学術研究であり、消費者見本市ではありません。 しかし、国立情報通信研究機構は最近、標準ケーブルのインターネット速度記録を破りました。これは、周波数コムチップとは異なり、この技術が既存のインフラストラクチャと容易に互換性があることを意味します。

しかし、この記録は今後の電気通信の状況を変える可能性があります。 そしてコペンハーゲンを拠点とする研究チームは、毎秒1.84ペタビットにさえ止まらないと述べている。 適切な設定を行えば、1 つのチップで 1 秒あたり 100 ペタビットを送信できると彼らは考えています。 これは、今日の世界のインターネット トラフィックの 1 秒あたりの 100 倍に相当します。 ノンストップの Zoom ミーティングがさらにスムーズに実行されるようになるため、準備をしてください。

Caroline Delbert は、ライター、熱心な読者、そして Pop Mech の寄稿編集者です。 彼女はまた、ほぼすべてのことに熱狂的です。 彼女の好きなトピックには、核エネルギー、宇宙論、日常の数学、そしてその哲学が含まれます。

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