光纖技術(shù)的飛躍打破了之前的限制，實現(xiàn)了專家們曾認(rèn)為不可能的事情：在單根直徑僅為人發(fā)粗細(xì)的光纖上，傳輸數(shù)據(jù)速度達到 1.02 petabits 每秒——足以下載 Netflix 上所有電影 30 遍——跨越 1808 公里。

這次突破的核心——由日本信息與通信技術(shù)研究所（NICT）和住友電工工業(yè)共同推動——是一種 19 芯光纖，其標(biāo)準(zhǔn) 0.125 毫米包層直徑，可無縫融入現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施，無需昂貴的升級改造。 

每個芯作為一個獨立的數(shù)據(jù)通道，共同在傳統(tǒng)單芯光纖的相同空間內(nèi)形成了一條“19車道高速公路”。

與早期僅限于短距離或特殊波長帶的多芯設(shè)計不同，這種光纖能在全球通用的 C 波段和 L 波段高效運行，得益于優(yōu)化的核心排列，相比舊型號信號損耗降低了 40%。

該實驗的成功依賴于一個復(fù)雜的循環(huán)回路系統(tǒng)。信號通過一個86.1公里的光纖段傳輸了21次，模擬了橫跨大陸的旅程，相當(dāng)于連接柏林到那不勒斯或札幌到福岡。

為了在這段距離上保持信號完整性，研究人員部署了一個雙帶光學(xué)放大系統(tǒng)，該系統(tǒng)由分別用于增強 C 波段和 L 波段信號的不同設(shè)備組成。這使 180 種不同的波長能夠同時使用 16QAM 調(diào)制傳輸數(shù)據(jù)，這種方法將更多信息打包到每個脈沖中。

在接收端，一個 19 通道探測器，配合先進的 MIMO（多輸入多輸出）處理，解開了光纖之間的干擾，就像在擁擠的房間里解開 19 個重疊的對話一樣。

傳輸系統(tǒng)示意圖

這款數(shù)字信號處理器，利用了十多年多核研究開發(fā)的算法，在糾正了1808公里距離上累積的失真后，以創(chuàng)紀(jì)錄的速度提取了可用數(shù)據(jù)。

這一成就標(biāo)志著數(shù)年漸進式進步的頂點。2023 年，同一團隊實現(xiàn)了每秒 1.7 petabits 的速度，但僅限于 63.5 公里。早期的 4 核光纖嘗試通過不太實用的 S 波段實現(xiàn)了每秒 0.138 petabits，傳輸距離達 12,345 公里，而 15 模光纖由于傳播特性的不匹配，在超過 1001 公里后難以克服信號失真問題。

新型 19 核光纖的均勻核心設(shè)計規(guī)避了這些問題，實現(xiàn)了每公里 1.86 exabits per second 的容量-距離乘積——比標(biāo)準(zhǔn)光纖的先前記錄高出 14 倍。

作為在舊金山 OFC 2025 上被評為最佳截止日期后論文的工作，這項研究在全球數(shù)據(jù)流量預(yù)計到 2030 年將增長三倍的背景下出現(xiàn)。

盡管仍然存在挑戰(zhàn)，例如優(yōu)化放大器效率和擴展 MIMO 處理以用于實際應(yīng)用，但這項技術(shù)為太比特級網(wǎng)絡(luò)提供了一條可行的途徑。研究人員旨在改進生產(chǎn)技術(shù)以實現(xiàn)大規(guī)模部署，有可能實現(xiàn)每小時傳輸整個數(shù)據(jù)中心信息量的跨洋光纜。

研究人員旨在改進生產(chǎn)技術(shù)以實現(xiàn)大規(guī)模部署，有可能實現(xiàn)每小時傳輸整個數(shù)據(jù)中心信息量的跨洋光纜。

住友電氣的工程師，設(shè)計了光纖的耦合核心架構(gòu)，指出現(xiàn)有的制造線可以適應(yīng)生產(chǎn)19核設(shè)計，只需最小的重新改造。

與此同時，NICT 的團隊正在探索人工智能驅(qū)動的信號處理，以進一步提高速度。隨著 6G 和量子計算的臨近，這一突破使光纖不僅成為未來互聯(lián)網(wǎng)的骨干，而且成為超連接行星基礎(chǔ)設(shè)施的中樞神經(jīng)系統(tǒng)。