2012年
日本とデンマークの合同研究チームが 世界記録を打ち立てました
毎秒１ペタビットのデータ つまり
１万時間分の高精細度ビデオに 相当するデータを
１本のケーブルで 50キロメートルも伝送したのです
それも ただのケーブルではなく
地球を結びつけ インターネットを可能にする
隠れたネットワーク
光ファイバーの改良版でした
何十年もの間
都市や国を結ぶ長距離通信は
銅線を通じた
電気信号によって行われていました
これは 遅く 非効率的であり
金属線がデータ伝送速度を制限し 廃熱によって伝送能力が一部失われていました
ところが 20世紀末には
より優れた伝送方法が開発されました
金属の代わりに
ガラスを注意深く溶かし しなやかで 人間の髪より細い
数百キロメートルの長さの ファイバーの束に加工します
そして このファイバーは
電気の代わりに データを表す 光のパルスを運びます
しかし 光はどのようにして ガラスの「中」を進むのでしょうか
そのミソは 全内部反射という現象です
ニュートンの時代から
レンズ職人や科学者の間では 光が空気から
水やガラスなどの物質を通る際 進路が曲がることが知られていました
ガラスの中を通る光線が ガラスの表面に急な角度で当たると
光線が空気へ抜けていく際 屈折 つまり曲がります
ところが 浅い角度だと
光線が曲がりすぎて 表面を通過できず
ガラスの中で 跳ね返っていくのです
条件さえ合えば
通常なら 光を通すガラスが 光を中にとどめることができるのです
電気や電波と比べ
光ファイバーによる信号は 長距離を 移動しても ほとんど劣化しません
とはいえ 光の一部は散乱しますし
ファイバーを曲げすぎてしまうと
光が漏れ出すという 欠点があります
今日 １本の光ファイバーは 波長の異なる光をいくつも運んでいて
それぞれ異なる データのチャネルを伝送します
そして 光ファイバーケーブルの中には このようなファイバーの束が沢山あるのです
海底には 100万キロメートル以上の ケーブルが 縦横無尽に敷かれ
大陸を結んでいます ―
赤道を30周できる程の長さです
光ファイバーを使えば
距離は大した問題とはならず
これによって インターネットは 地球規模のコンピュータへと進化しました
次第に
モバイル環境は 世界中の巨大なデータセンターの中にある
働きづめのサーバーの軍団に 頼るようになってきています
これは クラウドコンピューティングといい
２つの大問題の原因となっています
廃熱と帯域幅のひっ迫です
インターネットトラフィックの大部分は 昔ながらの電気ケーブルで繋がれた
何千というサーバーからなる データセンターの中を往復しています
そこで使われる電力の半分は 廃熱となってしまっています
また 無線帯域幅の需要は 高まり続けていて
携帯機器に用いられる ギガヘルツ波は
データの伝送量が 限界を迎えつつあります
どうやら 光ファイバーは あまりにも優秀すぎて
クラウドやモバイルコンピューティングへの 期待が膨らみすぎているようです
しかし 関連技術の集積フォトニクスが 救いの手を差し伸べました
光は 光ファイバーだけではなく
ごく細いシリコンワイヤによっても 運ぶことができます
シリコンワイヤは ファイバーほど 光を運ぶことはできませんが
何百キロメートルにも及ぶ
光ファイバーのネットワークを 小さなフォトニックチップに
収められるようになり サーバーに繋いで
電気信号と光信号の変換が 出来るようになるのです
この変換チップのおかげで データセンターで用いられてきた
電気ケーブルを 電力効率の良い ファイバーに置き換えられるのです
フォトニックチップによって 無線帯域幅の限界を超えることもできます
研究者は 携帯機器の ギガヘルツ波を
テラヘルツの周波数帯に置き換えて
データを何千倍も速く 伝送できるよう 試みています
しかし いずれも 伝播距離が短いのです
テラヘルツ波は 空気中の水蒸気に吸収され
あるいは 高い建物に 遮られたりするためです
無線からファイバーに変換する 小さなトランスミッタチップが
街中に分散されていれば
テラヘルツ波を次々と伝え 長距離に渡り伝送できます
その中継には 安定した仲介人である
光ファイバーを用いれば 超高速無線コネクティビティを実現できます
歴史を通して 人類は
光のおかげで ものを見たり 熱を利用してきました
光は常に 人類が物理世界を探検し 安住する 過程のそばにあり続けてきました
そして今 私たちは 光に情報を載せて
光集積回路という出口を たくさん組み込んだ
光ファイバーのスーパーハイウェイを 走らせることで
ますます拡張していく仮想世界を 築こうとしているのです