2012 yılında
Japon ve Danimarkalı araştırmacılardan oluşan bir ekip dünya rekoru kırdı.
1 petabit verinin,
ki bu 10.000 saatlik yüksek kaliteli video demek,
50 kilometreden uzun kabloyla bir saniyede aktarılması ile.
Bu herhangi bir kablo değildi.
Fiber optiğin geliştirilmiş bir versiyonuydu,
gezegenimizi birbirine bağlayan
ve interneti mümkün kılan gizli ağ.
Onlarca yıldır
şehirler ve ülkeler arasındaki uzun mesafeli iletişim,
elektrik sinyalleri ile taşınmaktaydı,
bakırdan yapılmış kablolarla.
Bu oldukça yavaş ve verimsizdi, metal kablolar veri hızını sınırlıyor
ve enerji, boşa harcanmış ısı olarak kayboluyordu.
Ama 20. yüzyılın sonlarında
mühendisler aktarımı daha ileriye taşıyacak bir yöntemde uzmanlaştılar.
Metal yerine,
cam dikkatlice eritilerek daha esnek yüzlerce kilometre uzunluğunda
ve saç telinden daha kalın olmayan fiber kıllara dönüştü.
Ve elektrik yerine,
bu kıllar dijital veriyi temsil eden ışık sinyallerini taşır.
Ama ışık camın arasından geçmeden, nasıl cam ile taşınır?
Bu "toplam iç yansıma" olarak bilinen bir olguda gizli.
Isaac Newton'un zamanından beri
optikçiler ve bilim insanları ışığın büküldüğünü biliyorlardı,
havayla su veya cam gibi malzemelerin arasından geçerken
camın içindeki bir ışık ışını yüzeyine dik açı ile çarptığında kırılır
veya havaya geçiyormuş gibi bükülür.
Ama ışın yüzeye daha yakın bir açı ile ilerlerse
daha uzağa bükülür ve içeride hapsolur,
cam içinde yansımaya devam eder.
Doğru koşullarda,
saydam olan bir şey, dünyadan saklanabilir.
Elektrik ve radyo ile karşılaştırıldığında
fiber optik sinyaller uzun menzilde hemen hemen hiç kaybolmaz,
az miktarda güç israfı olur
ve fiberler çok keskin bükülemezler
aksi hâlde ışık dışarı sızar.
Günümüzde, tek bir optik kıl birçok ışık dalgaboyunu taşımaktadır,
hepsi farklı bir veri kanalıdır.
Ve fiber optik kablo bu fiber kıllardan yüzlercesini içerir.
Bir milyon kilometrenin üzerinde kablo okyanus tabanını taramaktadır
kıtaları birbirine bağlamak için,
bu Ekvator çevresini 30 kere dönmeye yeterlidir.
Fiber optikler ile uzaklık
veriyi neredeyse hiç sınırlamayarak
internetin gezegensel bir bilgisayara dönüşmesine olanak sağlar.
Giderek artarak
mobil iş ve faaliyetlerimiz çok çalışan sunucu birliğine dayanmakta,
dünya genelinde devasa veri merkezlerinde depolanmaktadır.
Buna bulut programlama denmektedir
ve iki büyük probleme neden olmaktadır:
ısı kaybı ve bant genişliği rağbeti.
İnternet trafiğinin büyük bir kısmı, veri merkezlerinde mekik dokumaktadır,
binlerce sunucunun birbirine geleneksel elektrik kablolarıyla bağlı olduğu.
Çalışma enerjilerini yarısı ısı olarak boşa gitmektedir.
Bu arada kablosuz bant genişliğine rağbet istikrarlı bir şekilde artmaktadır
ve mobil cihazlarda kullanılan gigahertz sinyalleri
veri dağıtım sınırlarına ulaşmaktadır.
Görünen o ki fiber optikler, kendi iyiliği için fazla iyidir çünkü
çok yüksek bulut ve mobil programlama beklentilerini daha da ateşlemektedir.
Ama bağlantılı bir teknoloji olan entegre fotonik imdada yetişti.
Işık sadece optik kablolarla değil
ayrıca çok ince silikon kablolar ile de yönlendirilebilir.
Silikon kablolar, ışığı fiber kadar iyi yönlendiremez.
Ama mühendislerin,
yüz kilometrelik fiber optik ağındaki tüm cihazları
sunuculara bağlanabilen ufak fotonik çiplere küçültmesini
ve elektrik sinyallerini, optiğe ve tekrar geriye dönüştürmesini sağlayabilir.
Bu elektrikten ışığa dönüşebilen çipler, veri merkezlerindeki elektrik kablolarının
enerji etkin fiberlere dönüşmesini sağlar.
Fotonik çipler açık kablosuz bant genişliği sınırında da yardımcı olabilir.
Araştırmacılar, mobil gigahertz sinyallerinin terahertz frekanslarıyla
yer değiştirmesi sayesinde
binlerce kat daha hızlı veri taşınması üzerinde çalışmaktadır.
Ama bunlar kısa menzilli sinyallerdir:
havadaki nem tarafından emilebilir
ya da yüksek binalar tarafından engellenebilir.
Ufak kablosuzdan fibere dönüşen fotonik verici çipler ile,
şehirler arasında dağıtılan
terahertz sinyalleri uzun menzillerde aktarılabilir.
Sabit bir aracı olan ışınsal fiber ile yapılabilir
ve hiper hızlı kablosuz bağlantı gerçeğe dönüşebilir.
Tüm insanlık tarihi boyunca,
ışık bize görüş alanı ve ısı sağlamıştır,
keşfettiğimiz ve yerleştiğimiz fiziki dünyada güvenilir bir arkadaş olmuştur.
Şimdi ışığı bilgi ile yöneterek ve yeniden yönlendirerek,
fiber optik otobanı boyunca taşıyarak
birçok farklı entegre fotonik çıkışla,
daha da genişleyen bir sanal dünya yaratabiliriz.