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Le migliori connessioni Internet oggi disponibili per l'utente finale sono quelle in fibra ottica pura da 1 Gbps di velocità massima. I computer della Nasa, invece, comunicano tramite la rete ESnet, che viaggia a 400 Gbps. Le più avanzate connessioni tra i data center che gestiscono i nostri dati in cloud arrivano oggi ad un massimo di 35 Tbps, cioè 35.000.000 di Megabit al secondo. Una scienziata dell'University College London (UCL), però, ha stracciato tutti i record esistenti dimostrando che è possibile trasmettere dati all'incredibile velocità di 178 Tbps.
Cosa vuol dire? Che è possibile trasmettere tutto il catalogo di Netflix in un solo secondo, o l'immagine del primo buco nero fotografato dall'uomo (che è così grande che per contenerla servono hard disk per un peso complessivo di oltre 500 chili) in meno di sessanta minuti. Ma non è l'unica buona notizia: la tecnologia messa a punto da questa scienziata, che si chiama Lídia Galdino, è compatibile con le attuali reti in fibra ottica.
Come arrivare a 178 Tbps
Lídia Galdino ha usato le tecnologie di trasmissione in fibra ottica oggi esistenti, ma in modo diverso. Le reti in fibra commerciali oggi usano uno spettro di frequenze, quindi una "fetta" dello spettro elettromagnetico, che si ferma a 4,5 THz (Tera-Hertz, misura della frequenza dell'onda elettromagnetica), ma è già pronta la prossima generazione a 9 THz di "spessore" dello spettro.
Il team di ricerca guidato dalla Galdino ha usato invece uno spettro di 16,8 THz, grazie a diverse tecniche di amplificazione del segnale ottico che attraversa la fibra. In pratica si tratta di allargare sempre di più la "fetta" di frequenze elettromagnetiche da utilizzare per la trasmissione delle informazioni, ovvero trovare il modo di far passare più luce, e quindi più dati, contemporaneamente, nello stesso spazio.
Tra queste tecniche c'è la "Geometric Costellation": diversi schemi e combinazioni di segnali, che alterano la fase, la luminosità e la polarizzazione delle differenti lunghezze d'onda della luce, al fine di trasmettere più informazioni nello stesso fascio luminoso senza avere problemi di interferenze.
L'esperimento è riuscito alla perfezione e i risultati sono stati pubblicati sul giornale scientifico IEEE Photonics Technology Letters, aprendo nuove e incredibili possibilità per il futuro di Internet perché è possibile applicare le scoperte del team guidato dalla Galdino alle attuali infrastrutture di rete, con costi assolutamente accettabili.
La rete di oggi
Oggi il mondo è connesso grazie alla fibra ottica: migliaia e migliaia di chilometri di cavi sono stesi sul fondo degli oceani e collegano i continenti da una sponda all'altra trasportando enormi quantità di dati. Uno degli ultimi cavi realizzati è il "Dunant" di Google, che collega Stati Uniti e Francia. Ha una velocità massima di 250 Tbps, che sono di più dei 178 Tbps ottenuti dai ricercatori ma solo perché il cavo completo è formato da ben 12 coppie di cavi in fibra ottica.
Molti altri cavi già esistenti, invece, hanno tra sei e otto coppie. Alcuni sono famosi, come il cavo "Curie", sempre di Google, che collega Stati Uniti e Cile, e il cavo "Marea" di Facebook, Microsoft e Teléfonica che collega le due Americhe, dalla California al Cile, con una velocità massima di 160 Tbps.
Entro la fine del 2021 ci saranno oltre 450 piccoli e grandi cavi in fibra ottica stesi sul fondo del mare per collegare Peesi lontani. Ognuno di questi cavi ha un ripetitore ogni 100 chilometri circa, che amplifica e "rilancia" il segnale in avanti. Proprio sui ripetitori, più che sui cavi, ha puntato il team di ricerca guidato da Lídia Galdino per creare la rete di domani.
La rete di domani
Il risultato ottenuto dai ricercatori è molto vicino ai limiti teorici di velocità delle connessioni in fibra ottica. Connessioni che, al momento, rispetto a questi limiti sono assolutamente sottosfruttate. E questa è un'ottima notizia, perché se lo studio della UCL troverà applicazione pratica sarà possibile usare i cavi già esistenti senza che ci sia bisogno di aggiungerne altri per molto tempo.
Basterà aggiornare gli amplificatori del segnale, ma i cavi resteranno gli stessi. I costi di un nuovo cavo in fibra ottica in grado di servire una città di medie dimensioni possono arrivare anche a mezzo milione di euro al chilometro, mentre un nuovo amplificatore costa meno di ventimila euro. Una differenza di costi enorme.
Questo lascia intuire anche che la fibra ottica è un investimento che si rivelerà estremamente longevo perché è ancora lontanissima dalla sua "saturazione tecnica". "Mentre le attuali interconnessioni dei data center per il cloud più all'avanguardia sono in grado di trasportare fino a 35 terabit al secondo - ha spiegato la Galdino - stiamo lavorando con nuove tecnologie che utilizzano in modo più efficiente l'infrastruttura esistente, facendo un uso migliore della larghezza di banda della fibra ottica e consentendo un velocità di trasmissione record mondiale di 178 terabit al secondo". Il precedente record di velocità raggiunto per una fibra ottica era di 150 Tbps.
