Nhật Bản phá kỷ lục tốc độ Internet thế giới bằng công nghệ cáp quang đột phá

Bước đột phá của Nhật Bản: Tốc độ Internet nhanh nhất từng được ghi nhận

Trong bước tiến đáng kinh ngạc của ngành truyền thông toàn cầu, các nhà nghiên cứu Nhật Bản đã lập kỷ lục thế giới mới về tốc độ Internet, truyền dữ liệu với tốc độ trước đây khó tưởng tượng. Thành tựu được Viện Công nghệ Thông tin và Truyền thông Quốc gia (NICT) công bố tại Hội nghị Truyền thông Cáp quang lần thứ 48 ở San Francisco: hơn 125.000 gigabyte (GB) dữ liệu được truyền mỗi giây qua khoảng cách 1.120 dặm (1.802 km). Tốc độ này nhanh gấp khoảng 4 triệu lần tốc độ Internet trung bình tại Mỹ và hơn gấp đôi kỷ lục thế giới trước đó, được lập chỉ một năm trước.

Để hình dung quy mô, với tốc độ này, bạn có thể tải toàn bộ Internet Archive trong chưa đầy bốn phút hoặc phát trực tuyến hàng triệu bộ phim độ phân giải siêu cao cùng lúc. Thành tựu này có ý nghĩa sâu rộng đối với tương lai của Internet, điện toán đám mây, trí tuệ nhân tạo và truyền thông toàn cầu.

Nhật Bản lập kỷ lục tốc độ này như thế nào?

Bí quyết đằng sau kỳ tích công nghệ này là một loại cáp quang mới, mỏng hơn cây bút chì cơ khí nhưng tích hợp sức mạnh của 19 đường cáp quang tiêu chuẩn trong một sợi cáp. Cáp quang truyền thống dùng một lõi duy nhất để truyền dữ liệu dưới dạng các xung ánh sáng. Nhóm nghiên cứu Nhật Bản đã chế tạo một sợi cáp có 19 lõi riêng biệt, mỗi lõi có thể truyền một luồng dữ liệu riêng. Thiết kế này nhân sức tải của cáp lên mà không làm tăng kích thước vật lý, nhờ đó tương thích với hạ tầng hiện có trên toàn thế giới.

Ánh sáng tương tác với từng lõi trong số 19 lõi theo cùng một cách, yếu tố then chốt giúp giảm thất thoát dữ liệu và méo tín hiệu trên đường truyền dài. Trong các thí nghiệm trước đây, người ta từng đạt tốc độ tương tự nhưng chỉ trên những quãng đường ngắn hơn nhiều. Bước đột phá mới duy trì được tốc độ này trên quãng đường hơn 1.100 dặm, nhờ hệ thống khuếch đại và vòng lặp tín hiệu tinh vi giúp bảo toàn cường độ và độ rõ của dữ liệu.

Đổi mới công nghệ: Cáp quang 19 lõi

Sợi cáp quang 19 lõi là một kỳ tích kỹ thuật. Với đường kính chỉ 0,127 mm, tương đương phần lớn các loại cáp quang đơn lõi hiện nay, nó có thể được triển khai bằng hạ tầng mạng hiện có. Mỗi lõi hoạt động như một làn đường trên đường cao tốc, cho phép lượng dữ liệu khổng lồ truyền song song. Các nhà nghiên cứu cũng phát triển hệ thống khuếch đại tiên tiến, giúp tăng cường tín hiệu đồng thời trên cả 19 lõi bằng các bộ khuếch đại chuyên dụng và vòng lặp tuần hoàn để mô phỏng khoảng cách truyền dẫn dài.

Ở đầu nhận, một bộ thu 19 kênh và bộ xử lý số làm sạch tín hiệu rồi tính tổng tốc độ dữ liệu. Kết quả là kỷ lục thế giới về truyền thông qua cáp quang kích thước tiêu chuẩn, với tích số dung lượng-khoảng cách đạt 1,86 exabit mỗi giây-kilômét, mức cao nhất từng đạt được.

Vì sao điều này quan trọng? Áp lực dữ liệu toàn cầu

Dù phần lớn mọi người sẽ không cần tải toàn bộ Internet Archive trong vài phút, ý nghĩa thực sự của bước đột phá này nằm ở tiềm năng đáp ứng nhu cầu dữ liệu đang tăng nhanh trên toàn thế giới. Lưu lượng Internet toàn cầu tăng bùng nổ do sự phát triển của các dịch vụ phát trực tuyến, điện toán đám mây, trí tuệ nhân tạo, thành phố thông minh và hàng tỷ thiết bị kết nối. Theo ước tính của ngành, lượng dữ liệu tăng khoảng 50% mỗi năm, và chưa có dấu hiệu chậm lại.

Mạng lưới hiện tại đã phải hoạt động hết công suất để theo kịp nhu cầu. Nếu không có giải pháp mới, chẳng bao lâu nữa chúng ta có thể đối mặt với những điểm nghẽn kỹ thuật số, hạn chế đổi mới và kết nối. Thành tựu của nhóm nghiên cứu Nhật Bản cho thấy có thể xây dựng mạng cáp quang đường dài, tốc độ cực cao mà không cần thay đổi kích thước cáp hiện có, giúp việc triển khai trong thực tế dễ dàng và tiết kiệm chi phí hơn nhiều.

So sánh: Nhanh đến mức nào?

Để thực sự hình dung quy mô thành tựu này, hãy xem các so sánh sau:

• Tốc độ băng thông cố định trung bình tại Mỹ vào khoảng 289 megabit/giây (Mbps), tương đương khoảng 36 megabyte/giây. Kỷ lục mới của Nhật Bản đạt hơn 125.000 gigabyte/giây, nhanh gấp khoảng 4 triệu lần.
• Tốc độ Internet trung bình tại Ấn Độ còn thấp hơn, khiến thành tựu của Nhật Bản nhanh gấp 16 triệu lần theo một số ước tính.
• Với tốc độ này, bạn có thể tải toàn bộ thư viện Netflix trong chưa đầy một giây hoặc tải Wikipedia tiếng Anh 10.000 lần chỉ trong một giây.

Như một chuyên gia nhận xét: "Giống như thay con đường một làn bằng đường cao tốc 19 làn, mà vẫn nằm gọn trong cùng một không gian."

Khoa học đằng sau tốc độ: Vượt qua rào cản kỹ thuật

Truyền dữ liệu với tốc độ cao như vậy trên quãng đường dài không đơn giản chỉ là bổ sung thêm lõi cáp quang. Tín hiệu ánh sáng yếu dần khi truyền đi, còn khuếch đại tín hiệu qua nhiều lõi mà không gây nhiễu là một thách thức lớn. Nhóm NICT đã khắc phục vấn đề này bằng cách đảm bảo cả 19 lõi có đặc tính quang học giống hệt nhau, cho phép ánh sáng truyền đồng bộ và giảm thất thoát dữ liệu.

Thí nghiệm truyền tín hiệu dữ liệu qua hệ thống truyền dẫn 21 lần để mô phỏng toàn bộ hành trình dài 1.120 dặm. Các công nghệ khuếch đại tiên tiến và sửa lỗi được sử dụng để bảo toàn tính toàn vẹn của dữ liệu. Các nhà nghiên cứu cũng sử dụng công nghệ ghép kênh phân chia bước sóng đa băng tần (WDM), cho phép truyền đồng thời nhiều kênh dữ liệu trên các bước sóng ánh sáng khác nhau, qua đó tiếp tục tăng dung lượng.

Bối cảnh lịch sử: Chúng ta đã tiến xa đến đâu

Tốc độ Internet đã cải thiện đáng kể trong ba thập kỷ qua. Đầu những năm 2000, tốc độ băng thông tại nhà được tính bằng kilobit hoặc vài megabit mỗi giây. Kỷ lục thế giới trước đó về truyền dẫn cáp quang là 50.250 GB/giây, được lập năm 2024. Trước đó, các kỷ lục được tính bằng hàng trăm terabit mỗi giây. Kỷ lục mới của Nhật Bản, đạt 1,02 petabit mỗi giây (1.020.000 gigabit mỗi giây), là một bước tiến vượt bậc.

Một số thành tựu đáng chú ý khác gồm:

• 402 terabit mỗi giây trên quãng đường 63 km do Đại học Aston ở Anh đạt được
• 402 terabit mỗi giây trên quãng đường 50 km nhờ công nghệ khuếch đại tiên tiến và định hình phổ, do NICT đạt được năm 2024

Nhưng chưa có thành tựu nào kết hợp tốc độ cao đến vậy với khoảng cách dài như vậy trong một sợi cáp kích thước tiêu chuẩn.

Điều này có ý nghĩa gì với tương lai?

Tác động của bước đột phá này vượt xa việc tải phim nhanh hơn. Khi thế giới tiến tới kỷ nguyên hậu 5G, với các công nghệ như xe tự lái, thực tế ảo thời gian thực và hệ thống AI toàn cầu, nhu cầu về mạng lưới dung lượng cao, đáng tin cậy sẽ tiếp tục tăng. Khả năng truyền lượng dữ liệu khổng lồ trên những quãng đường dài mà không cần xây dựng hoàn toàn hạ tầng mới có thể tạo ra bước ngoặt cho kết nối toàn cầu.

Theo nhóm NICT, công nghệ này có thể trở thành nền tảng cho:

• Mạng lưới xe tự hành cần chia sẻ dữ liệu theo thời gian thực giữa các thành phố và quốc gia
• Các hệ thống AI học hỏi và vận hành trên toàn cầu, xử lý dữ liệu từ hàng triệu nguồn theo thời gian thực
• Các nền tảng điện toán đám mây phục vụ hàng tỷ người dùng cùng lúc
• Thành phố thông minh và Internet vạn vật (IoT), nơi mọi thứ từ đèn giao thông đến tủ lạnh đều được kết nối

Dù công nghệ vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm và chưa sẵn sàng cho mục đích thương mại, khả năng triển khai bằng hạ tầng cáp hiện có giúp việc ứng dụng rộng rãi trong tương lai trở nên khả thi hơn.

Góc nhìn chuyên gia và phản ứng của công chúng

Các chuyên gia trong lĩnh vực này ca ngợi thành tựu trên là một bước tiến lớn. Tiến sĩ Ren Resch, nhà phân tích công nghệ, nhận định:

Với tốc độ kỷ lục mới này, bạn có thể tải toàn bộ thư viện Netflix trong chưa đầy một giây. Vấn đề không chỉ là tốc độ mà còn là chuẩn bị cho tương lai của hạ tầng truyền thông toàn cầu.

Trên mạng xã hội, tin tức này khơi lên cả sự kinh ngạc lẫn những lời đùa vui. Một số người dùng nói đùa rằng tốc độ ấy chủ yếu sẽ được dùng để xem video HD, trong khi những người khác trầm trồ trước trình độ kỹ thuật cần có để đạt được kỳ tích này. Nhìn chung, sáng tạo của Nhật Bản đã thiết lập một chuẩn mực mới về những gì công nghệ Internet có thể làm được.

Thách thức và các bước tiếp theo

Dù đầy hứng khởi, công nghệ này vẫn còn phải vượt qua một số thách thức trước khi có thể triển khai trên quy mô toàn cầu. Kỷ lục chưa được xác minh độc lập, và cần thêm thử nghiệm để đảm bảo độ tin cậy cũng như tính hiệu quả về chi phí trong điều kiện thực tế. Ngoài ra, dù cáp có thể lắp vào hạ tầng hiện có, việc nâng cấp các thành phần còn lại của mạng lưới, như bộ định tuyến và bộ chuyển mạch, để xử lý tốc độ này sẽ đòi hỏi khoản đầu tư đáng kể.

Nhóm NICT hiện tập trung tìm hiểu các ứng dụng thực tiễn trong lĩnh vực viễn thông và hợp tác với các đối tác trong ngành để phát triển giải pháp thương mại. Khi lưu lượng truyền dữ liệu toàn cầu tiếp tục tăng theo cấp số nhân, những đổi mới như thế này sẽ rất cần thiết để tránh tắc nghẽn kỹ thuật số.

Cuộc đua Internet tốc độ cao: Tác động toàn cầu

Thành tựu của Nhật Bản đưa nước này lên vị trí dẫn đầu cuộc đua toàn cầu nhằm xây dựng Internet nhanh hơn và đáng tin cậy hơn. Khi các quốc gia cạnh tranh xây dựng hạ tầng cần thiết cho kỷ nguyên số, những bước đột phá như thế này có thể quyết định nước nào dẫn đầu trong các lĩnh vực như AI, xe tự hành và truyền thông thế hệ mới.

Hiện tại, phần còn lại của thế giới vẫn đang chờ tải trong khi Nhật Bản tăng tốc vượt lên, thiết lập chuẩn mực mới về những gì có thể đạt được trong lĩnh vực truyền dữ liệu tốc độ cao.

Tóm lược

• Các nhà nghiên cứu Nhật Bản lập kỷ lục thế giới mới về tốc độ Internet: hơn 125.000 GB mỗi giây trên quãng đường 1.120 dặm
• Bước đột phá đạt được nhờ cáp quang 19 lõi, không dày hơn cáp tiêu chuẩn và tương thích với hạ tầng hiện có
• Tốc độ này nhanh gấp khoảng 4 triệu lần băng thông trung bình tại Mỹ và cho phép tải toàn bộ Internet Archive trong chưa đầy bốn phút
• Các đổi mới kỹ thuật gồm khuếch đại tiên tiến, sửa lỗi và ghép kênh phân chia bước sóng đa băng tần
• Thành tựu góp phần đáp ứng nhu cầu dữ liệu toàn cầu ngày càng tăng và có thể trở thành nền tảng cho các công nghệ tương lai như AI, xe tự hành và thành phố thông minh
• Dù vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm, công nghệ này cho thấy có thể xây dựng mạng lưới đường dài, tốc độ cực cao mà không cần đại tu hạ tầng hiện tại
• Các chuyên gia ca ngợi bước đột phá này là một bước tiến lớn hướng tới việc chuẩn bị cho tương lai của truyền thông toàn cầu