Lập kỷ lục truyền thông tin qua cáp quang

Các nhà khoa học thuộc Viện công nghệ Karlsruhe ở Đức vừa thiết lập kỷ lục truyền dữ liệu mới qua cáp quang, bằng một tia laser duy nhất thay vì sử dụng đồng thời nhiều nguồn sáng. Trong thử nghiệm, nhóm nghiên cứu truyền được 26 terabit dữ liệu mỗi giây qua sợi cáp quang dài 50 km, đạt dung lượng tương đương khoảng 7 DVD. Kết quả này cho thấy một tia laser vẫn có thể đảm nhiệm lượng thông tin khổng lồ nếu ánh sáng được tổ chức, mã hóa và giải mã đủ hiệu quả. Điểm đặc biệt nằm ở cách nhóm nghiên cứu khai thác nhiều màu ánh sáng khác nhau bên trong cùng một tia laser, thay vì chỉ dùng một màu đơn sắc. Một bộ biến thế đã tách tia laser thành 325 màu ánh sáng riêng biệt, sau đó mỗi màu được mã hóa bằng một chuỗi thông tin độc lập. Khi hoàn tất quá trình mã hóa, 325 kênh màu được gộp lại trong một tia laser duy nhất để truyền qua sợi cáp quang. Ở đầu nhận, một bộ biến thế tương tự tiếp tục tách riêng từng màu ánh sáng đã được truyền đi trong bó tín hiệu tổng hợp. Hệ thống sau đó giải mã chuỗi thông tin gắn với từng màu, khôi phục toàn bộ dữ liệu ban đầu với tốc độ rất cao. Cách làm này biến một tia laser thành nhiều kênh truyền đồng thời, dù bên ngoài tín hiệu vẫn di chuyển qua một sợi cáp duy nhất. Theo thông tin được công bố, ưu điểm rõ rệt của phương pháp là tối đa hóa khả năng truyền dữ liệu, đồng thời giảm số lượng tia laser cần thiết trong hệ thống. Ít tia laser hơn đồng nghĩa chi phí thiết bị có thể giảm, trong khi mức tiêu thụ điện cũng được hạn chế so với những cấu hình dùng hàng trăm nguồn sáng. Đây là lợi thế đáng chú ý khi nhu cầu trao đổi dữ liệu liên tục tăng trong mạng viễn thông, trung tâm dữ liệu và nhiều hệ thống tính toán hiện đại. Phương pháp phổ biến hiện nay thường dùng nhiều tia laser đơn sắc hoạt động cùng lúc để tạo các kênh truyền riêng biệt trên cùng tuyến cáp quang. Cấu hình đó có thể đạt tốc độ rất lớn, nhưng cần nhiều thiết bị phát, khiến chi phí đầu tư và vận hành tăng đáng kể. Việc giảm số tia laser mà vẫn duy trì năng lực truyền tải cao vì thế trở thành mục tiêu quan trọng của các nhóm nghiên cứu quang học. Giáo sư Wolfgang Freude, thành viên nhóm nghiên cứu, cho biết từng có thí nghiệm truyền thành công 100 terabit dữ liệu mỗi giây, nhưng kết quả đó cần tới 370 tia laser hoạt động đồng thời. Số lượng nguồn sáng lớn không chỉ tạo ra khoản chi phí đáng kể mà còn làm tăng lượng điện tiêu thụ trong toàn bộ hệ thống truyền dẫn. So với cách tiếp cận ấy, thử nghiệm mới gây chú ý nhờ sử dụng duy nhất một tia laser để truyền 26 terabit dữ liệu mỗi giây. Trong thử nghiệm mới nhất, tiến sĩ Freude cùng các cộng sự đã đưa 26 terabit, tương đương 26.000 gigabit theo quy đổi được bài viết nêu, qua sợi cáp quang dài 50 km. Thành tích này tiếp nối kết quả của chính nhóm nghiên cứu vào năm trước, khi họ truyền thành công 10 terabit dữ liệu bằng phương pháp sử dụng nhiều màu ánh sáng. Tốc độ tăng lên cho thấy kỹ thuật mã hóa bằng màu sắc có thể tiếp tục được cải thiện trong những thử nghiệm quy mô lớn hơn. Dù công nghệ còn phức tạp và cần nhiều bước tách, gộp, mã hóa, giải mã chính xác, giáo sư Wolfgang Freude vẫn nhìn thấy khả năng ứng dụng trong tương lai. Ông cho rằng phương pháp này có thể được triển khai trên các chip vi mạch silicon nếu tốc độ truyền dữ liệu tiếp tục được nâng cao. Từ một thử nghiệm trong phòng nghiên cứu, kỹ thuật dùng một tia laser nhiều màu có thể mở thêm hướng phát triển cho hệ thống truyền thông nhanh, tiết kiệm năng lượng và giảm chi phí.