光纖通信速率破紀錄！每秒能傳1.84Pbit，2倍于全球互聯網總流量 | Nature子刊
同時也相當于NASA等重量級科研機構專用網絡速度的20多倍
Alex 發自 凹非寺
量子位 | 公眾號 QbitAI
現在，光纖信息傳輸能快到什么程度？？
最新研究顯示，科學家們又在光纖通信的速度上取得了重大突破：
他們在約8公里長的光纖上，成功實現了1.84Pbit/s的傳輸速率。
每秒1.84Pbit，是個什么概念？
這相當于每秒可以傳輸約236個1TB硬盤的數據；同時也相當于NASA等重量級科研機構專用網絡速度的20多倍。
Phys.org指出，這還相當于目前全球互聯網總流量的2倍！
要知道，先前在今年5月份，光纖通信的速度才剛剛被刷新過一次，從每秒Tbit的量級上升到了Pbit量級——達到1.02 Pbit/s。
（1Pbit=1024Tbit）
而現在，這項紀錄再度被刷新，背后的團隊來自丹麥哥本哈根大學和瑞典查爾姆斯理工大學。
值得注意的是，他們是世界上第一個僅用“單個激光器+單個光學芯片”，就實現每秒傳輸速度超過1Pbit的團隊。
截至目前，相關成果論文已經登上了Nature旗下的光學類頂刊：Nature Photonics。
這項成果在Hacker Newer社區上也引起了眾網友的關注。
有人激動地表示：
這可能會引導出一種全新的緩存形式，數據將不斷圍繞著一圈光纖飛速傳播。
隨著相關光學傳感器越來普及、越來越越便宜，當前未被使用的暗光纖將派上用場。
定制光學芯片，大幅提升傳播速度
本研究涉及的主要領域就是光纖通信。
在這里先來說說光纖通信系統基本組成，它包括：光發信機、光收信機、光纖、光纜，還有中繼器等。
而在此研究中，最值得拿來說道說道的，就是光發信機部分的光源。（光發信機由光源、驅動器和調制器組成）
研究人員專門設計定制出了一種光學芯片，它能把來自紅外激光器的光轉換成由許多顏色組成的彩虹光譜。
不同顏色光的頻率不同。
因此，經此芯片處理后，單一激光的一個頻率（顏色）甚至可以變出上百種頻率（顏色）。
而且通過人為操控，這些新生成顏色的頻率差距都是固定的，很像梳子上的齒。
于是對這樣的光譜，人送稱號：光學頻率梳?(Frequency comb，簡稱頻率梳）。
這個頻率梳有兩大明顯優勢：
一是作為光波傳輸的源頭，這些梳狀結構很適合波分復用（WDM），數據會被調制到每個梳狀線上，然后被同時傳輸。
由于每個單色光之間的頻率和頻率差都是固定的，所以也不用擔心一下子傳這么多數據，會引起混亂。
而如果直接用單一激光二極管的陣列作為光源，不僅需要更多硬件，而且每個激光器的頻率容易隨機漂移，造成數據間的串擾。
其二，所有這些生成的光都是相干的，這使得不同通道之間還可以聯合進行數字信號處理。
所以總而言之，用頻率梳充當光源，不僅可以同時傳送多組互相不干擾的數據，而且還能聯合處理數字信號，最終大大加快了數據傳輸速率。
為了測試種方案的實際效果，研究者們在一條光纖上進行了實驗。
這條光纖長7.9公里，有37芯、223個頻率通道。
研究人員對所得數據分析計算后得出，在這條光纖上的信息傳輸速率達到了1.84Pbit/s。
本文的共同一作，Oxenl?we教授指出：
這個解決方案是可擴展的。
可以通過技術手段，創建更多頻率，而且可以在較小的副空間上先梳理不同的同頻，再將其進行光學放大，有效解決存儲空間和傳輸效率的問題。
研究團隊簡介
本研究由丹麥哥本哈根大學尼爾斯·玻爾研究所和丹麥技術大學（DTU）的團隊主導，瑞典查爾姆斯理工大學的學者們也參與了研究。
尼爾斯·玻爾（量子理論創始人之一）研究所成立于1921年，目前的研究領域涉及天體物理學、生物物理學、電子科學，和量子物理學等。
論文的共同一作有3位，分別為：A. A. J?rgensen，和D. Kong和L. K. Oxenl?we。
L. K. Oxenl?we，現任丹麥技術大學光子通信技術教授，并兼任丹麥光通信用硅光子學（SPOC）研究中心的負責人。
1996年至2002年間，Oxenl?we先后在哥本哈根大學獲得了物理學以及天文學學士和理學碩士學位，后在丹麥技術大學獲得博士學位。
他的主要研究領域包括光纖通信、量子糾纏、量子計算等。
A. A. J?rgensen和D. Kong目前都是尼爾斯·玻爾研究所的研究員。
論文地址：
https://www.nature.com/articles/s41566-022-01082-z
參考鏈接：
[1]https://newatlas.com/telecommunications/optical-chip-fastest-data-transmission-record-entire-internet-traffic/
[2]https://phys.org/news/2022-10-transmission-laser-optical-chip.html
[3]https://news.ycombinator.com/item?id=33315392
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