Em 2012, uma equipa de investigadores japoneses e dinamarqueses
estabeleceu um recorde mundial, ao transmitir 1 "petabit" de dados
— o equivalente a 10 000 horas de vídeo em alta-definição —
por um cabo de 50 quilómetros, num segundo.
Mas não era um cabo qualquer.
Era uma versão melhorada da fibra ótica:
a rede escondida que conecta o nosso planeta
e torna possível a Internet.
Durante décadas,
as comunicações de longa distância entre cidades e países diferentes
eram sustentadas por sinais elétricos, em cabos feitos de cobre.
Este processo era lento e ineficiente,
com os cabos a limitar a taxa de transferência de dados
e a perder energia sob a forma de calor.
Mas, no fim do século XX,
alguns engenheiros aprenderam um método de transmissão bem superior.
Em vez de metal,
podia-se derreter e transformar o vidro cuidadosamente em fios de fibra flexíveis,
com centenas de quilómetros de comprimento e tão finos ou mais do que um cabelo.
E, em vez de eletricidade,
esses fios transportam impulsos de luz, que representam dados digitais.
Mas como viaja a luz no interior do vidro, em vez de simplesmente o atravessar?
O truque baseia-se num fenómeno conhecido por reflexão interna total.
Desde a época de Isaac Newton,
os fabricantes de lentes e os cientistas sabem que a luz se curva
quando passa entre o ar e materiais como a água ou o vidro.
Quando um raio de luz dentro do vidro atinge a superfície num ângulo elevado,
este refrata-se, ou curva-se, ao sair para o ar.
Mas, se o raio viajar num ângulo superficial,
vai curvar-se tanto que permanece preso, refletindo-se dentro do vidro.
Nas devidas condições,
uma coisa que costuma ser transparente à luz
pode, em vez disso, esconder-se do mundo.
Em comparação com a eletricidade ou a rádio,
os sinais da fibra ótica
quase não se deterioram ao longo de grandes distâncias
— só se dispersa uma pequena parte,
e as fibras não se podem dobrar muito,
caso contrário, a luz escaparia.
Hoje, uma única fibra ótica transporta muitos comprimentos de onda de luz,
cada um deles com um conjunto de dados.
E um cabo de fibra ótica contém centenas dessas fibras.
Mais de um milhão de quilómetros de cabos atravessam o fundo dos oceanos
para conectar os continentes
— o suficiente para dar quase 30 voltas ao Equador.
Com a fibra ótica, a distância pouco limita a transferência de dados,
o que permitiu a evolução da Internet para um computador planetário.
O trabalho e a diversão móvel cada vez dependem mais
de uma multitude de servidores de computadores sobrecarregados,
armazenados em centros de dados gigantes espalhados por todo o mundo.
Chama-se a isso computação na nuvem, e provoca dois grandes problemas:
perda de calor e exigência de largura de banda.
A maior parte da navegação na Internet circula nos centros de dados,
onde cabos elétricos tradicionais interligam milhares de servidores.
Metade da sua potência de funcionamento perde-se sob a forma de calor.
Entretanto, a exigência de largura de banda sem fios continua a aumentar,
e os sinais de gigahertz usados nos nossos dispositivos móveis
estão a atingir os limites de transferência de dados.
Parece que a fibra ótica deu um passo maior que a perna,
alimentando as expetativas demasiado ambiciosas da computação móvel e em nuvem.
Mas uma tecnologia relacionada, a fotónica integrada, veio em seu auxílio.
A luz pode ser guiada, não só nas fibras óticas,
mas também em fios de silicone ultrafinos.
Os fios de silicone não guiam a luz tão bem como a fibra ótica,
mas permitem aos engenheiros reduzir todos os dispositivos
numa rede de fibra ótica de cem quilómetros
em pequenos "chips" fotónicos que se ligam aos servidores
e convertem os sinais elétricos em sinais óticos e vice-versa.
Estes "chips" de eletricidade para luz
permitem trocar os cabos elétricos desperdiçadores de energia
nos centros de dados por fibra energeticamente eficiente.
Estes "chips" fotónicos também podem ajudar a desfazer as limitações
da largura de banda sem fios.
Há investigadores a tentar substituir os sinais móveis de gigahertz
por frequências de terahertz,
para transportar os dados milhares de vezes mais rápido.
Mas estes são sinais de curto alcance:
são absorvidos pela humidade do ar ou bloqueados por edifícios altos.
Com estes minúsculos "chips" fotónicos transmissores, distribuídos pelas cidades,
os sinais de terahertz podem ser retransmitidos a longas distâncias.
Isto é possível devido a uma intermediária estável,
a fibra ótica, e assim tornar realidade a conectividade sem fios ultrarrápida.
Em toda a história da humanidade,
a luz deu-nos visão e calor, ao servir de companheiro firme
enquanto explorávamos e estabelecíamos o mundo físico.
Agora, transformámos a luz em informação e redirecionámo-la
para percorrer uma super autoestrada de fibra ótica
— com muitas saídas fotónicas diferentes integradas —
para criar um mundo virtual ainda mais abrangente.