Phát minh "phá vỡ rào cản 4 thập kỷ" của Anh vừa làm rung chuyển ngành công nghệ cáp quang thế giới

Trong một bước tiến lớn cho truyền tải thông tin toàn cầu, các nhà nghiên cứu từ Đại học Southampton (Anh) đã tạo ra một thiết kế cáp quang mới chứa đựng những cải tiến đáng kể về tốc độ, hiệu suất và dung lượng dữ liệu. Thiết kế này được phát triển với sự hợp tác của các nhà nghiên cứu Microsoft Azure Fiber.

Được công bố trên tạp chí Nature Photonics cuối tháng 9/2025, bước đột phá này giới thiệu một sợi quang dẫn ánh sáng qua lõi không khí rỗng, thay vì thủy tinh rắn thông thường, đạt được mức suy giảm tín hiệu thấp nhất từng được ghi nhận và cho phép truyền dữ liệu nhanh hơn, tiết kiệm năng lượng hơn trên khoảng cách xa.

“Đây là một bước đột phá trong cách chúng ta truyền tải thông tin”, Giáo sư Francesco Poletti, Nghiên cứu viên Giáo sư tại Đại học Southampton và Nhà khoa học Trưởng tại Microsoft Azure Fiber, cho biết.

“Trong 4 thập kỷ, hiệu suất của cáp quang hầu như không thay đổi. Thiết kế cáp quang mới này đã phá vỡ rào cản đó, chứng minh tiềm năng truyền dữ liệu nhanh hơn, tiêu thụ năng lượng thấp hơn và khả năng truyền tải nhiều dữ liệu hơn. Đây là một bước chuyển đổi cơ bản trong kết nối toàn cầu. Kết quả này là đỉnh cao của hơn 10 năm nghiên cứu và phát triển, được thực hiện nhờ sự sáng tạo, hợp tác và cống hiến của một nhóm liên ngành làm việc tại Microsoft và Đại học Southampton" - Giáo sư Francesco Poletti cho biết.

Trọng tâm của cải tiến này là Sợi lõi rỗng không nút chống cộng hưởng lồng nhau kép (DNANF), một cấu trúc tinh vi được phát minh bởi các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu Quang điện tử (ORC) thuộc Đại học Southampton và Microsoft Azure Fiber.

Những sợi này có lõi rỗng trung tâm được bao quanh bởi các màng thủy tinh siêu mỏng được sắp xếp thành các lớp lồng nhau, cho phép ánh sáng truyền chủ yếu qua không khí, giảm đáng kể sự tán xạ và hấp thụ vốn là những hạn chế của các sợi quang thông thường.

Để dễ hình dung hơn: Trong sợi quang DNANF mới, ánh sáng có thể truyền đi 33km trước khi công suất giảm đi một nửa. Ngược lại, các sợi quang viễn thông tiêu chuẩn, thường có suy hao khoảng 0,2 dB/km, chỉ đạt được 15km trước khi bị suy giảm tương tự.

Điều này có nghĩa là sợi quang mới có thể tăng gấp đôi khoảng cách truyền dẫn mà không cần khuếch đại, mở ra tiềm năng cắt giảm chi phí sử dụng năng lượng và cơ sở hạ tầng trong tương lai.

Một kỷ nguyên mới trong sợi cáp quang

Jamie Gaudette, Giám đốc Kỹ thuật Mạng Đối tác tại Microsoft, cho biết: “Những tiến bộ trong công nghệ sợi lõi rỗng (HCF) suy hao cực thấp này sẽ cho phép Microsoft truyền tải nhiều dữ liệu hơn với ít năng lượng hơn và độ trễ thấp hơn đáng kể trên mạng lưới toàn cầu của chúng tôi. Cùng với đội ngũ tại Đại học Southampton, Microsoft Azure Fiber đang định nghĩa lại lớp vật lý để mang đến trải nghiệm đám mây nhanh hơn, đáng tin cậy hơn và tiết kiệm chi phí hơn cho Khách hàng trên toàn thế giới".

Trong hơn 40 năm qua, sợi thủy tinh truyền thống bị hạn chế bởi lượng ánh sáng bị mất đi khi truyền đi xa. Sợi DNANF đã thay đổi hoàn toàn điều đó.

Bằng cách dẫn ánh sáng xuyên qua không khí với độ chính xác chưa từng có, chúng mang lại mức suy hao cực thấp trên một dải bước sóng rộng, cao hơn gấp đôi phổ khả dụng của sợi thông thường.

Các nhà nghiên cứu tin rằng công nghệ này có thể trở thành xương sống của cơ sở hạ tầng Internet trong tương lai, đồng thời chuyển đổi kết nối trung tâm dữ liệu và dịch vụ đám mây.

Những lợi ích chính khi công nghệ được triển khai trên quy mô lớn:

Nhanh hơn: Nhanh hơn khoảng 47%, giảm độ trễ, hỗ trợ suy luận AI theo thời gian thực, chơi game trên nền tảng đám mây và các khối lượng công việc tương tác khác.

Xanh hơn: Giảm thiểu mất tín hiệu có nghĩa là ít bộ khuếch đại hơn, cắt giảm mức sử dụng năng lượng và lượng khí thải carbon.

Dung lượng lớn hơn: Cho phép băng thông tăng theo cấp số nhân.

Sẵn sàng cho tương lai: Đặt nền tảng cho các liên kết lượng tử an toàn, cơ sở hạ tầng máy tính lượng tử, cảm biến tiên tiến và phân phối laser từ xa.