【ITニュース解説】New fiber optic design promises unprecedented internet speed and significant cost savings

現代社会はインターネットなしには成り立たない。スマートフォンでのメッセージ交換から、動画視聴、オンラインゲーム、仕事のクラウドサービス利用、銀行取引、さらには自動運転車や遠隔医療といった最先端技術まで、私たちの生活や社会活動のあらゆる場面でインターネットは不可欠な基盤となっている。そのインターネットの根幹を支えているのが、光ファイバーという技術である。

今回、サウサンプトン大学の研究者たちが発表した新しい光ファイバーの設計は、このデジタルインフラの未来を根本的に変える可能性を秘めている。この画期的な技術は、「前例のないインターネット速度」と「大幅なコスト削減」を同時に実現すると期待されている。

現在のインターネット通信の主流である光ファイバーは、光の信号を使ってデータを伝送する細いガラスの線である。電気信号を使う銅線に比べて高速で長距離の伝送が可能だが、現代のデジタルデータの爆発的な増加に伴い、既存の光ファイバーにも速度や容量の限界が近づきつつあった。また、世界中に張り巡らされた光ファイバー網の構築と維持には莫大なコストがかかっている。これらの課題を解決し、さらに一歩進んだ通信環境を実現するために、新しい技術が常に求められている状況だった。

今回発表された新技術の核心は、「マルチコアファイバー（MCF）」と「中空コアファイバー（HCF）」という二つの技術の組み合わせにある。従来の光ファイバーは、一般的に一本のガラス繊維の中に一つの光の通り道（コア）しかなかった。しかし、マルチコアファイバーは、その名の通り、一本のファイバーの中に複数の光の通り道（コア）を設けることで、並行してより多くのデータを送れるように設計されている。これにより、同じ時間内に伝送できるデータ量が飛躍的に増加し、データ伝送の「容量」が大幅に向上する。

一方、中空コアファイバーは、光が伝わる中心のコア部分を石英ガラスではなく、空気で満たした構造を持つ。光はガラスの中を伝わるよりも空気の中を伝わる方が速い。この特性を利用することで、データ信号が目的地に到達するまでの時間を大幅に短縮し、通信の「遅延」を劇的に減少させることが可能になる。また、ガラスと比較して空気中では光の吸収や散乱が少ないため、信号の劣化が抑えられ、より遠くまで効率的にデータを送れるという利点もある。

これら二つの技術、MCFによる大容量化とHCFによる低遅延化・高効率化が組み合わされることで、これまでに経験したことのない超高速インターネットが実現する見込みである。データが目的地へ光速に近い速度で到達し、かつ同時に大量のデータを処理できるようになるため、現在の技術では困難だったようなリアルタイム性の高いアプリケーションや、膨大なデータ処理を必要とするサービスも現実のものとなる。

さらに、この新しい光ファイバー設計はコスト削減にも大きく貢献する。マルチコアファイバーによって一本のファイバーで送れるデータ量が格段に増えるため、インフラを構築する際に敷設する必要があるファイバーの本数を減らすことができる。これは、光ファイバーの製造コストや、地下にケーブルを埋設する工事コスト、既存のインフラに新しい回線を追加する際のコスト削減に直結する。また、中空コアファイバーの信号劣化の少なさは、長距離伝送において信号を増幅するための中継器の数を減らすことを可能にする。中継器は設置コストだけでなく、稼働のための電力コストもかかるため、その削減は運用コストの大幅な低減につながる。

この新しい光ファイバー技術は、グローバルなデジタルインフラの基盤を根本から再定義する可能性を秘めている。5G、そして次の世代の6G通信、IoT（モノのインターネット）、クラウドコンピューティング、AI（人工知能）、ビッグデータ解析など、高速で低遅延、大容量のネットワークが不可欠なあらゆるITサービスの性能向上に直接的な影響を与えるだろう。例えば、遠隔地からの手術支援や自動運転、メタバースのような仮想空間体験は、ネットワークの遅延が許されない分野であり、この新技術はそれらの実用化を大きく加速させる。データセンター間の通信効率も高まり、より堅牢で効率的な分散システムやクラウドインフラの構築が可能になる。

システムエンジニアを目指す者にとって、このようなネットワークインフラの進化は、自身の仕事のあり方を大きく変える重要な要素となる。ネットワークの高速化と低遅延化は、これまで性能上の制約で実現が難しかったシステム設計やアプリケーション開発の可能性を広げる。データ量の増加に伴うストレージや処理性能の課題にも、より効率的な解決策を提供できるようになる。システムエンジニアは、この進化するネットワークを前提に、より高性能で効率的なシステムを設計し、開発し、運用することが求められるようになるだろう。常に最新の技術動向を理解し、それを自身のシステム設計や問題解決に活かす能力が、今後ますます重要になっていくことは間違いない。