Tahun 2012,
tim yang terdiri dari peneliti Jepang dan Denmark mencetak rekor dunia,
mengirimkan data sebesar 1 petabit-
itu 10.000 jam video definisi tinggi-
melalui 50 kilometer kabel, dalam sedetik.
Ini bukan sembarang kabel.
Ini adalah serat optik versi lebih canggih-
jaringan tersembunyi yang menghubungkan planet kita
dan memungkinkan adanya internet.
Berdekade-dekade,
komunikasi jarak jauh antar kota dan negara
dilakukan melalui sinyal elektrik,
di dalam kabel tembaga.
Ini lambat dan tidak efisien,
kabel logam membatasi jumlah data dan daya terbuang sebagai panas.
Namun di akhir abad ke-20,
para insinyur menguasai metode yang jauh lebih hebat dalam transmisi.
Alih-alih logam,
kaca bisa dilelehkan dengan saksama dan dibentuk menjadi serat yang fleksibel,
panjangnya ratusan kilometer dan tak lebih tebal daripada rambut manusia.
Dan alih-alih listrik,
serat-serat ini membawa pulsa cahaya, mewakili data digital.
Tapi bagaimana cahaya berjalan di dalam kaca bukannya melewati kaca?
Triknya berada pada fenomena yang dikenal sebagai refleksi internal total.
Sejak zaman Isaac Newton,
para pembuat lensa dan ilmuwan sudah tahu bahwa cahaya membelok
ketika melewati antara udara dan material seperti air atau kaca.
Ketika pancaran cahaya di dalam kaca menyentuh permukaannya di sudut lancip
cahaya dibiaskan atau dibelokkan saat keluar menuju udara.
Namun jika cahaya bergerak pada sudut tumpul,
cahaya akan membengkok sehingga tetap terperangkap,
memantul di bagian dalam kaca.
Dalam kondisi yang tepat,
sesuatu yang normalnya transparan pada cahaya bisa menutupi cahaya.
Dibandingkan dengan listrik atau radio,
sinyal serat optik tidak banyak menurun dalam jarak jauh -
ada tenaga yang terbuang,
dan serat tidak melekuk terlalu tajam,
jika tidak cahaya bocor ke luar.
Hari ini, sehelai serat optik membawa banyak panjang gelombang cahaya,
masing-masing saluran data yang berbeda.
Dan kabel serat optik memuat ratusan untai serat.
Lebih dari sejuta kilometer kabel bersilangan di dasar laut
untuk menghubungkan benua-benua -
itu cukup untuk hampir tiga puluh kali mengitari Ekuator.
Dengan serat optik,
jarak tidak terlalu membatasi data,
yang memungkinkan internet untuk berevolusi menjadi komputer planet .
Ditambah lagi,
kegiatan seluler kita bergantung pada legiun server komputer yang bekerja keras
disimpan di pusat data yang sangat besar di seluruh dunia.
Ini disebut komputasi awan,
dan hal ini menimbulkan dua masalah besar:
kalor yang terbuang dan permintaan bandwidth.
Lalu-lintas internet dalam jumlah besar bergerak dalam pusat data,
di mana ribuan server terhubung oleh kabel listrik tradisional.
Separuh dari kekuatan geraknya terbuang sebagai panas.
Sementara, bandwidth nirkabel memerlukan kekuatan yang stabil,
dan sinyal gigahertz yang digunakan oleh perangkat seluler kita
mencapai batas pengiriman data.
Kelihatannya serat optik terlalu bagus untuk kebaikannya sendiri,
memicu awan yang terlalu ambisius dan ekspektasi komputasi seluler
Namun teknologi yang bersangkutan, fotonik terintegrasi, datang menolong.
Cahaya bisa diarahkan tidak hanya dalam serat optik,
tapi juga di dalam kabel silikon ultra-tipis.
Kabel silikon tidak mengarahkan cahaya sebaik serat.
Namun memungkinkan para insinyur untuk mengecilkan
semua perangkat dalam seratus kilometer jaringan serat optik
menjadi chip fotonik kecil yang menancap pada server
dan mengubah sinyal elektrik menjadi optik dan kembali.
Chip listrik-ke-cahaya ini memungkinkan kabel listrik yang boros di pusat data
untuk diganti dengan serat yang lebih efisien.
Chip fotonik juga bisa membantu memperluas batas bandwidth nirkabel.
Para peneliti sedang bekerja untuk mengganti sinyal gigahertz seluler
dengan frekuensi terahertz,
untuk mengangkut data seribu kali lebih cepat.
Namun ini adalah sinyal jarak pendek:
mereka diserap oleh kelembaban di udara,
atau terhalang oleh bangunan tinggi.
Dengan chip pemancar fotonik nirkabel-ke-serat yang mungil
didistribusikan ke seluruh kota,
sinyal tetrahertz dapat disiarkan pada jarak yang jauh.
Mereka bisa melakukannya dengan perantara yang stabil,
serat optik, dan mewujudkan koneksi nirkabel yang sangat cepat.
Bagi seluruh sejarah manusia,
cahaya sudah memberkahi kita dengan pengelihatan dan panas,
berlaku sebagai rekan setia sementara kita menjelajahi dan menapaki dunia nyata.
Saat ini, kita melengkapi cahaya dengan informasi dan mengarahkannya kembali
untuk bergerak melewati jalan tol super serat optik-
dengan banyaknya pintu keluar fotonik yang berbeda-
untuk membangun dunia virtual yang lebih luas.