拍位元傳輸時代來臨
中國研究人員突破資料傳輸的既有限制，透過單一光纖實現每秒 2.5 拍位元的即時雙向通訊。這項突破由中國信息通信科技集團有限公司旗下光通信技術和網絡國家重點實驗室公布，代表人類遠距傳遞資訊的方式出現根本轉變。在全球資料需求加速攀升、既有基礎設施逐漸難以負荷之際，這項成果讓中國躋身下一代光網路技術的領先行列。
要了解這項成果的規模，可以想想每秒 2.5 拍位元約等於每秒傳輸 29 萬 GB 資料。換算成實際應用，這個容量可在一秒內下載 1 萬 4,000 部高畫質 4K 電影，每部電影需要 20 GB 儲存空間。如此高的傳輸量較目前商用光網路躍升一個數量級，也為實體通訊基礎設施的效能訂下新標準。
參與這項計畫的中國信息通信科技集團研究員楊超，以生動的比喻說明這項發展的重要性。
過去我們是在修建高速公路，現在則更像是在建造立體交通網路。
這項突破正值全球資料使用量呈指數成長的關鍵時刻。傳統單模光纖系統數十年來一直是網際網路的骨幹，如今正逼近理論容量上限，而人工智慧、大型語言模型運算和大型資料中心對頻寬的需求卻前所未有。這項技術的問世時機顯示，它不只是漸進式改良，更是數位基礎設施不可或缺的演進。
24 芯架構如何運作
這項創紀錄傳輸速度的核心創新，不只是讓現有技術跑得更快，而是重新構想光纖本身的實體結構。傳統光纖就像單線道，資料只能透過單一通道傳輸；新系統則採用 24 芯單模光纖，在一條不比人髮粗的纜線中，有效建立 24 個平行通道。
這種方法稱為空間分割多工，代表光學工程的一項典範轉移。傳統方法依賴分時多工或分波多工，透過改變傳輸時序或光的顏色，在單一通道中塞入更多資料。然而，這些方法正逐漸受限於非線性光學效應、香農容量極限等基本物理限制。
相較之下，24 芯光纖讓研究人員有效打造出光子的多線道高速公路。每個纖芯都作為獨立的波導，在維持超長距離訊號完整性的同時，承載自身的太位元級資料流。中國信息通信科技集團團隊成功展示雙向傳輸，也就是資料可同時透過全部 24 個纖芯雙向流動，實際傳輸量因此較單向系統加倍。
人工智慧引發的資料爆發
這項技術里程碑的出現，正逢全球數位基礎設施面臨最嚴峻的容量瓶頸。現代人工智慧訓練叢集和大型語言模型資料中心所產生及消耗的資料量，是五年前難以想像的。現有預測顯示，拍位元級光學互連將在未來十年成為不可或缺的實驗室成果，並在不久後投入商用。
對下一代運算中心光子晶片需求的研究，說明了中國信息通信科技集團這項突破為何如此迫切。人工智慧加速器和高效能運算節點需要能處理拍位元級資料流的光學輸入輸出晶片，避免處理器因資料供應不足而閒置。雷射整合、調變速度和光偵測器效率等技術挑戰，過去一直限制了傳輸速度的提升。
目前承載全球大部分網際網路流量的傳統單模光纖系統，正逐步逼近絕對容量上限。若沒有多芯光纖和先進多工技術等創新，支撐雲端運算、串流服務和新興 AI 應用的實體基礎設施，未來幾年勢必面臨壅塞。
突破拍位元瓶頸
要達到拍位元傳輸速度，必須解決多年來困擾研究人員的基本工程難題。根據近期對下一代運算中心光子晶片需求的研究，每秒拍位元級容量有賴雷射整合、調變速度、多工與解多工的擴展能力、光偵測器效率，以及封裝密度等方面取得突破。隨著資料中心擴大規模，以支援參數達數兆個的人工智慧模型訓練，這些挑戰也更加嚴峻；資料傳輸即使只延遲幾微秒，也可能讓訓練時間延長數天或數週。
中國信息通信科技集團團隊透過多頻段傳輸創新來應對這些挑戰，同時利用不同波長區段，擴大可用頻譜。研究人員結合使用 24 個實體纖芯的空間分割多工與先進波長技術，有效打造出二維擴展方式，繞過一維系統所面臨的限制。這種混合策略是邁向未來所需艾位元級網路最切實可行的途徑。
材料科學的進展也扮演重要角色。長飛藤倉製造的 24 芯光纖，必須精確控制每個纖芯的折射率分布，才能避免通道間串擾。若訊號在纖芯間洩漏，傳輸品質就會下降，使多線道高速公路的構想無法用於長距離傳輸。這次成功展示顯示，中國製造商已掌握先進光纖商業化生產所需的複雜製程技術。
工程驗證與產業合作
中國信息通信科技集團的成果不只是實驗室中的新奇展示，也驗證了在真實條件下結合空間分割多工與多頻段傳輸技術的工程可行性，證明拍位元級網路能在受控實驗環境之外穩定運作。這項研究由三個不同機構合作完成：中國信息通信科技集團的國家重點實驗室、鵬城實驗室，以及長飛藤倉光纖科技有限公司，匯集理論研究、運算資源和製造專業。
這項合作結合頂尖學術研究能力，以及數十年光纖生產累積的商業製造經驗。長飛藤倉在光纖拉絲、塗覆和成纜製程方面具備實務專長，是以工業規模生產 24 芯光纖的關鍵；鵬城實驗室則提供高效能運算基礎設施，能產生並驗證拍位元級資料流，避免傳輸瓶頸。這項成功展示證明，相關技術能從理論物理論文走向可部署的基礎設施，讓電信業者實際安裝和維護。
作為中國光通信產業的核心企業，中國信息通信科技集團長期致力於業界所稱的「三超」：超大容量、超高速和超長距離傳輸。這項突破整合了多年來在核心光學技術上的自主創新，包括先進調變格式、數位訊號處理演算法和專用光放大器。透過自主研發取得這些成果，該公司鞏固了其在下一代網路發展中的領先地位，也降低了對外國光學元件供應商的依賴。
全球競爭與戰略布局
中關村現代資訊消費應用產業技術聯盟理事長項立剛強調，這項發展具有國際重要性。
這項突破進一步鞏固中國在光通信領域的國際領先地位，並將推動光通信產業升級發展。
光通信產業已成為 21 世紀技術主權競爭的關鍵戰場。掌握承載全球資料流的基礎設施，具有龐大的經濟和戰略價值，影響範圍從雲端服務定價到國家安全通訊，無所不包。能在下一代傳輸標準中取得主導地位的國家和企業，將在未來數十年塑造數位經濟的架構，決定誰能從網際網路不可或缺的底層基礎設施中獲利。
中國研究人員在拍位元級傳輸成為商業需求之前，便展示了可行的技術，得以在標準制定、國際專利布局和製造準備方面搶得先機。這讓中國本土產業有機會供應全球電信業者升級基礎設施、支援 AI 帶動資料成長時必然需要的光學元件、專用纜線和傳輸設備。在多芯光纖技術上的早期領先，可能帶來長期優勢，猶如網際網路最初建設期間，西方企業受惠於單模光纖標準所取得的優勢。
從實驗室走進日常生活
拍位元傳輸對一般消費者而言或許相當抽象，但它的影響將在數年內，而非數十年後，觸及日常生活和企業。這項技術能為先進行動網路、雲端運算平台和大數據分析提供高速、穩定的光通信支援，直接促進亞洲及其他地區的政策制定者和科技領袖所期盼的高度數位化經濟。
近期消費應用包括流暢播放 8K 直播，不再因緩衝而延遲；即時 AI 互動幾乎感受不到延遲；以及視覺效果與本機遊戲主機難以區分的雲端遊戲體驗。醫療應用則包括即時傳送高解析度影像，供遠距手術諮詢使用；金融市場則能在演算法交易系統中取得微秒級延遲優勢。製造業也能採用更先進的自動化技術，讓中央控制系統與遠端廠區即時通訊。
或許最重要的是，充沛的頻寬能解決目前限制人工智慧發展的資料傳輸瓶頸。訓練複雜的神經網路，需要在分散式運算叢集中的儲存系統和處理器之間搬移大量資料。拍位元網路可讓 AI 叢集突破現有限制，進而加速科學研究、藥物探索、氣候建模和自駕車開發等領域的突破。這項基礎設施將推動新一波技術創新，讓大量資訊能在城市、國家和洲際之間順暢傳輸。
重點整理
- 中國信息通信科技集團與合作夥伴透過 24 芯單模光纖，實現每秒 2.5 拍位元的雙向傳輸，等同於一秒內下載 1 萬 4,000 部 4K 電影
- 這項突破採用空間分割多工，在單一光纖中建立 24 個平行資料通道，而非僅加快傳統單芯傳輸速度
- 人工智慧、大型語言模型和資料中心的頻寬需求呈指數成長之際，傳統光纖系統正逐漸逼近實體容量上限
- 這項成果驗證了下一代光網路的工程可行性，預計未來十年內將成為支援先進運算的必要基礎
- 應用包括流暢播放 8K 影音、即時 AI 互動、雲端運算，以及加速人工智慧訓練叢集
- 這項突破鞏固中國在全球光通信技術上的領先地位，並提升本土製造能力
