चीन ने 2.5 पेटाबिट ऑप्टिकल ट्रांसमिशन में हासिल की बड़ी सफलता, एआई-अनुकूल बुनियादी ढांचे के नए युग की शुरुआत

पेटाबिट ट्रांसमिशन का नया सवेरा

चीनी शोधकर्ताओं ने एक ही ऑप्टिकल फाइबर के जरिए 2.5 पेटाबिट प्रति सेकंड की गति से वास्तविक समय में दोतरफा संचार हासिल कर डेटा ट्रांसमिशन की पिछली सीमाओं को तोड़ दिया है। चाइना इन्फॉर्मेशन एंड कम्युनिकेशन टेक्नोलॉजीज ग्रुप कॉरपोरेशन के अधीन स्टेट की लेबोरेटरी ऑफ ऑप्टिकल कम्युनिकेशन टेक्नोलॉजीज एंड नेटवर्क्स ने इस सफलता की घोषणा की। यह उपलब्धि दूरियों तक सूचना पहुंचाने के तरीके में बुनियादी बदलाव का संकेत है। ऐसे समय में, जब वैश्विक डेटा मांग मौजूदा बुनियादी ढांचे की क्षमता से कहीं तेज बढ़ रही है, इसने चीन को अगली पीढ़ी की ऑप्टिकल नेटवर्किंग तकनीक में सबसे आगे ला खड़ा किया है।

इस उपलब्धि का पैमाना समझने के लिए गौर करें कि 2.5 पेटाबिट प्रति सेकंड लगभग 2,90,000 गीगाबाइट डेटा हर सेकंड भेजने के बराबर है। व्यावहारिक तौर पर, इस क्षमता से 20 गीगाबाइट स्टोरेज वाली 14,000 हाई-डेफिनिशन 4K फिल्में एक सेकंड में डाउनलोड की जा सकती हैं। यह गति मौजूदा व्यावसायिक ऑप्टिकल नेटवर्कों से कई गुना अधिक है और भौतिक संचार बुनियादी ढांचे की क्षमताओं के लिए नया मानक स्थापित करती है।

परियोजना में योगदान देने वाले सीआईसीटी के शोधकर्ता यांग चाओ ने इस विकास का महत्व समझाने के लिए एक सजीव उपमा दी।

पहले हम राजमार्ग बना रहे थे, लेकिन अब यह तीन-आयामी परिवहन नेटवर्क बनाने जैसा है।

यह सफलता ऐसे निर्णायक समय पर आई है, जब दुनिया में डेटा की खपत तेजी से बढ़ रही है। दशकों से इंटरनेट की रीढ़ रहे पारंपरिक सिंगल-मोड फाइबर सिस्टम अपनी सैद्धांतिक क्षमता की सीमा के करीब पहुंच रहे हैं। इसी दौरान कृत्रिम बुद्धिमत्ता, बड़े भाषा मॉडल की कंप्यूटिंग और विशाल डेटा केंद्र अभूतपूर्व बैंडविड्थ की मांग कर रहे हैं। इससे जाहिर होता है कि यह महज एक छोटा सुधार नहीं, बल्कि डिजिटल बुनियादी ढांचे के लिए जरूरी विकासवादी कदम है।

24-कोर संरचना कैसे काम करती है

रिकॉर्ड तोड़ ट्रांसमिशन गति के पीछे मूल नवाचार मौजूदा तकनीक को सिर्फ तेज करना नहीं, बल्कि ऑप्टिकल फाइबर की भौतिक संरचना को नए सिरे से गढ़ना है। पारंपरिक फाइबर ऑप्टिक्स एक ऐसी एक-लेन सड़क की तरह काम करता है, जिसमें डेटा एक ही चैनल से गुजरता है। नई प्रणाली 24-कोर सिंगल-मोड फाइबर का उपयोग करती है, जिससे एक ही केबल के भीतर 24 समानांतर चैनल बन जाते हैं। यह केबल इंसान के बाल से अधिक मोटी नहीं होती।

स्पेस-डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग के नाम से जानी जाने वाली यह तकनीक ऑप्टिकल इंजीनियरिंग में एक बड़ा बदलाव है। पारंपरिक तरीकों में टाइम-डिवीजन या वेवलेंथ-डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग का सहारा लिया जाता था। इन तकनीकों में समय या प्रकाश के रंग बदलकर एक ही चैनल में अधिक डेटा भेजा जाता है। लेकिन ये तरीके अब नॉनलीनियर ऑप्टिकल प्रभावों और शैनन क्षमता सीमा जैसी बुनियादी भौतिक बाधाओं से टकरा रहे हैं।

इसके उलट, 24-कोर फाइबर के जरिए शोधकर्ताओं ने फोटॉन के लिए बहु-लेन राजमार्ग तैयार किया है। हर कोर एक स्वतंत्र वेवगाइड की तरह काम करता है और अल्ट्रा-लंबी दूरी तक सिग्नल की अखंडता बनाए रखते हुए टेराबिट-स्तर का डेटा वहन करता है। सीआईसीटी की टीम ने दोतरफा ट्रांसमिशन भी सफलतापूर्वक दिखाया। इसका मतलब है कि सभी 24 कोर में डेटा एक साथ दोनों दिशाओं में प्रवाहित होता है, जिससे एकतरफा प्रणालियों की तुलना में व्यावहारिक थ्रूपुट लगभग दोगुना हो जाता है।

कृत्रिम बुद्धिमत्ता से डेटा का विस्फोट

यह तकनीकी उपलब्धि ऐसे समय आई है, जब वैश्विक डिजिटल बुनियादी ढांचा क्षमता के सबसे गंभीर संकट का सामना कर रहा है। आधुनिक कृत्रिम बुद्धिमत्ता प्रशिक्षण क्लस्टर और बड़े भाषा मॉडल वाले डेटा केंद्र इतना डेटा तैयार और इस्तेमाल करते हैं, जिसकी कल्पना महज पांच साल पहले भी नहीं की जा सकती थी। मौजूदा अनुमान बताते हैं कि अगले दशक में पेटाबिट-प्रति-सेकंड ऑप्टिकल इंटरकनेक्ट प्रयोगशालाओं के लिए जरूरी हो जाएंगे और उसके कुछ समय बाद व्यावसायिक इस्तेमाल शुरू होगा।

अगली पीढ़ी के कंप्यूटिंग केंद्रों के लिए फोटोनिक चिप की जरूरतों पर हुए शोध से पता चलता है कि सीआईसीटी की सफलता इतनी अहम क्यों है। एआई एक्सेलरेटर और हाई-परफॉर्मेंस कंप्यूटिंग नोड्स को पेटाबिट-स्तर के ट्रैफिक को संभालने वाली ऑप्टिकल इनपुट-आउटपुट चिपों की जरूरत है, ताकि डेटा की कमी से प्रोसेसिंग यूनिट ठप न पड़ें। लेजर इंटीग्रेशन, मॉड्यूलेशन की गति और फोटोडिटेक्टर की दक्षता जैसी तकनीकी चुनौतियों ने पहले इन गतियों तक पहुंचने की कोशिशों को सीमित किया है।

वैश्विक इंटरनेट ट्रैफिक का ज्यादातर हिस्सा ढोने वाले पारंपरिक सिंगल-मोड फाइबर सिस्टम धीरे-धीरे अपनी अधिकतम क्षमता के करीब पहुंच रहे हैं। मल्टी-कोर फाइबर और उन्नत मल्टीप्लेक्सिंग तकनीकों जैसे नवाचारों के बिना क्लाउड कंप्यूटिंग, स्ट्रीमिंग सेवाओं और उभरते एआई अनुप्रयोगों को सहारा देने वाले भौतिक बुनियादी ढांचे में आने वाले वर्षों में अनिवार्य रूप से भीड़भाड़ होगी।

पेटाबिट की बाधा को पार करना

पेटाबिट ट्रांसमिशन गति हासिल करने के लिए इंजीनियरिंग की उन बुनियादी चुनौतियों को सुलझाना जरूरी है, जिन्होंने वर्षों से शोधकर्ताओं को रोके रखा है। अगली पीढ़ी के कंप्यूटिंग केंद्रों के लिए फोटोनिक चिप की जरूरतों पर हालिया अध्ययनों के मुताबिक, प्रति सेकंड पेटाबिट क्षमता हासिल करने के लिए लेजर इंटीग्रेशन, मॉड्यूलेशन की गति, मल्टीप्लेक्सिंग और डीमल्टीप्लेक्सिंग का विस्तार, फोटोडिटेक्टर की दक्षता और पैकेजिंग घनत्व में सफलताएं जरूरी हैं। खरबों पैरामीटर वाले कृत्रिम बुद्धिमत्ता मॉडल के प्रशिक्षण को सहारा देने के लिए डेटा केंद्रों का विस्तार होने के साथ ये चुनौतियां और गंभीर हो जाती हैं। ऐसे में डेटा के स्थानांतरण में माइक्रोसेकंड की देरी भी प्रशिक्षण को कई दिन या सप्ताह तक बढ़ा सकती है।

सीआईसीटी की टीम ने मल्टी-बैंड ट्रांसमिशन में नवाचारों के जरिए इन चुनौतियों का समाधान किया। इसमें उपलब्ध स्पेक्ट्रम को कई गुना बढ़ाने के लिए अलग-अलग वेवलेंथ क्षेत्रों का एक साथ इस्तेमाल किया गया। स्पेस-डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग, जिसमें 24 भौतिक कोर का उपयोग होता है, को उन्नत वेवलेंथ तकनीकों के साथ मिलाकर शोधकर्ताओं ने दो आयामों में विस्तार का तरीका तैयार किया। इससे एक-आयामी प्रणालियों की सीमाओं को पार किया जा सकता है। भविष्य की पीढ़ियों को जिन एग्जाबिट-स्तर के नेटवर्कों की जरूरत होगी, उनकी दिशा में यह हाइब्रिड रणनीति सबसे व्यावहारिक रास्ता है।

मटेरियल साइंस में हुई प्रगति ने भी अहम भूमिका निभाई। फाइबरहोम फुजिकुरा द्वारा निर्मित 24-कोर फाइबर में हर कोर के अपवर्तनांक प्रोफाइल पर सटीक नियंत्रण जरूरी था, ताकि चैनलों के बीच क्रॉसटॉक न हो। कोरों के बीच सिग्नल का कोई भी रिसाव ट्रांसमिशन की गुणवत्ता को घटा सकता था और लंबी दूरी तक बहु-लेन राजमार्ग की अवधारणा को अव्यावहारिक बना देता। सफल प्रदर्शन से संकेत मिलता है कि चीनी निर्माताओं ने इन उन्नत फाइबरों के व्यावसायिक उत्पादन के लिए जरूरी जटिल विनिर्माण तकनीकों में महारत हासिल कर ली है।

इंजीनियरिंग की पुष्टि और उद्योग की साझेदारी

सीआईसीटी की यह उपलब्धि केवल प्रयोगशाला तक सीमित जिज्ञासा का विषय नहीं है। यह वास्तविक परिस्थितियों में स्पेस-डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग और मल्टी-बैंड ट्रांसमिशन तकनीकों को साथ इस्तेमाल करने की इंजीनियरिंग व्यवहार्यता की पुष्टि करती है। इससे साबित होता है कि पेटाबिट-स्तर के नेटवर्क नियंत्रित प्रयोगात्मक माहौल से बाहर भी भरोसेमंद तरीके से काम कर सकते हैं। इस शोध सहयोग में तीन संस्थाएं शामिल थीं: सीआईसीटी की स्टेट की लेबोरेटरी, पेंगचेंग लेबोरेटरी और फाइबरहोम फुजिकुरा ऑप्टिक टेक्नोलॉजी कंपनी। इनके मेल से सैद्धांतिक शोध, कंप्यूटिंग संसाधनों और विनिर्माण विशेषज्ञता का प्रभावी संयोजन बना।

इस साझेदारी में अत्याधुनिक शैक्षणिक शोध क्षमताओं के साथ फाइबर ऑप्टिक उत्पादन के दशकों के अनुभव से मिला व्यावसायिक विनिर्माण ज्ञान जुड़ा है। फाइबरहोम फुजिकुरा औद्योगिक स्तर पर 24-कोर फाइबर बनाने के लिए जरूरी फाइबर ड्रॉइंग, कोटिंग और केबलिंग प्रक्रियाओं की व्यावहारिक विशेषज्ञता देता है। वहीं पेंगचेंग लेबोरेटरी बॉटलनेक के बिना पेटाबिट-स्तर की डेटा धाराएं तैयार करने और उनकी पुष्टि करने के लिए जरूरी हाई-परफॉर्मेंस कंप्यूटिंग ढांचा मुहैया कराती है। सफल प्रदर्शन साबित करता है कि ये तकनीकें सैद्धांतिक भौतिकी के शोधपत्रों से निकलकर ऐसे बुनियादी ढांचे में बदल सकती हैं, जिसे दूरसंचार ऑपरेटर वास्तव में लगा और संभाल सकते हैं।

चीन के ऑप्टिकल संचार क्षेत्र की प्रमुख कंपनी के रूप में सीआईसीटी ने उद्योग के तीन ‘अल्ट्रा’ कहे जाने वाले लक्ष्यों पर लगातार ध्यान दिया है: अल्ट्रा-बड़ी क्षमता, अल्ट्रा-उच्च गति और अल्ट्रा-लंबी दूरी तक ट्रांसमिशन। यह सफलता उन्नत मॉड्यूलेशन फॉर्मेट, डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग एल्गोरिदम और विशेष ऑप्टिकल एम्पलीफायरों समेत प्रमुख ऑप्टिकल तकनीकों में वर्षों से हो रहे स्वतंत्र नवाचार को मजबूती देती है। स्वदेशी शोध के जरिए ये नतीजे हासिल कर संगठन अगली पीढ़ी के नेटवर्क विकास में अपनी अग्रणी स्थिति मजबूत करता है और विदेशी ऑप्टिकल कंपोनेंट आपूर्तिकर्ताओं पर निर्भरता घटाता है।

वैश्विक प्रतिस्पर्धा और रणनीतिक स्थिति

झोंगगुआनछुन मॉडर्न इन्फॉर्मेशन कंज्यूमर एप्लिकेशन इंडस्ट्री टेक्नोलॉजी अलायंस के महानिदेशक शियांग लिगांग ने इस विकास के अंतरराष्ट्रीय महत्व पर जोर दिया।

यह सफलता ऑप्टिकल संचार के क्षेत्र में चीन की अग्रणी अंतरराष्ट्रीय स्थिति को और मजबूत करती है और ऑप्टिकल संचार उद्योग के उन्नयन तथा विकास को बढ़ावा देगी।

इक्कीसवीं सदी में ऑप्टिकल संचार क्षेत्र तकनीकी संप्रभुता की एक अहम प्रतिस्पर्धा का मैदान बन गया है। वैश्विक डेटा प्रवाह को वहन करने वाले बुनियादी ढांचे पर नियंत्रण का आर्थिक और रणनीतिक महत्व बहुत बड़ा है। इसका असर क्लाउड सेवा की कीमतों से लेकर राष्ट्रीय सुरक्षा संचार तक हर चीज पर पड़ता है। अगली पीढ़ी के ट्रांसमिशन मानकों में दबदबा बनाने वाले देश और कंपनियां आने वाले दशकों में डिजिटल अर्थव्यवस्था की संरचना तय करेंगी और यह भी निर्धारित करेंगी कि इंटरनेट के जरूरी बुनियादी ढांचे से किसे लाभ होगा।

व्यावसायिक जरूरत बनने से पहले ही पेटाबिट-स्तर के ट्रांसमिशन का प्रदर्शन करके चीनी शोधकर्ताओं को मानकीकरण, अंतरराष्ट्रीय पेटेंट विकास और विनिर्माण की तैयारी में बढ़त का बहुमूल्य समय मिलता है। इससे घरेलू उद्योगों को वे ऑप्टिकल कंपोनेंट, विशेष केबल और ट्रांसमिशन उपकरण देने की स्थिति मिलेगी, जिनकी दूरसंचार ऑपरेटरों को एआई-आधारित डेटा वृद्धि के लिए बुनियादी ढांचे को उन्नत करते समय जरूरत होगी। मल्टी-कोर फाइबर तकनीक में शुरुआती बढ़त से वैसा ही स्थायी लाभ मिल सकता है, जैसा इंटरनेट के शुरुआती विस्तार के दौरान सिंगल-मोड फाइबर मानकों से पश्चिमी कंपनियों को मिला था।

प्रयोगशाला से घर तक

पेटाबिट ट्रांसमिशन आम उपभोक्ताओं को भले ही अमूर्त लगे, लेकिन अगले कुछ वर्षों में इसके असर रोजमर्रा के उपयोगकर्ताओं और व्यवसायों तक पहुंचेंगे। यह तकनीक उन्नत मोबाइल नेटवर्क, क्लाउड कंप्यूटिंग प्लेटफॉर्म और बिग डेटा विश्लेषण के लिए तेज और स्थिर ऑप्टिकल संचार सहायता देगी। इससे एशिया और दुनिया भर के नीति-निर्माताओं और प्रौद्योगिकी नेताओं की परिकल्पना वाली अत्यधिक डिजिटल अर्थव्यवस्था को सीधे बल मिलेगा।

उपभोक्ताओं को इसके तत्काल लाभों में बिना रुकावट 8K लाइव स्ट्रीमिंग, सचमुच तत्काल लगने वाली रियल-टाइम एआई बातचीत और क्लाउड गेमिंग का ऐसा अनुभव शामिल है, जिसे स्थानीय कंसोल पर खेलने से अलग पहचानना मुश्किल होगा। चिकित्सा क्षेत्र में दूरस्थ सर्जरी परामर्श के लिए उच्च-रिजॉल्यूशन इमेजिंग का रियल-टाइम ट्रांसमिशन संभव होगा। वित्तीय बाजारों को एल्गोरिदम आधारित ट्रेडिंग प्रणालियों में माइक्रोसेकंड स्तर की देरी के लाभ मिलेंगे। विनिर्माण उद्योग दूरस्थ केंद्रों से तुरंत संवाद करने वाली केंद्रीकृत नियंत्रण प्रणालियों के जरिए अधिक उन्नत स्वचालन लागू कर सकेंगे।

शायद सबसे अहम बात यह है कि बैंडविड्थ की प्रचुरता उस डेटा स्थानांतरण की बाधा को दूर करती है, जो फिलहाल कृत्रिम बुद्धिमत्ता के विकास को सीमित कर रही है। परिष्कृत न्यूरल नेटवर्कों के प्रशिक्षण के लिए वितरित कंप्यूटिंग क्लस्टरों में स्टोरेज सिस्टम और प्रोसेसिंग यूनिटों के बीच विशाल डेटासेट भेजने पड़ते हैं। पेटाबिट नेटवर्क एआई क्लस्टरों को मौजूदा सीमाओं से आगे बढ़ने देते हैं और इससे वैज्ञानिक शोध, दवा खोज, जलवायु मॉडलिंग तथा स्वायत्त वाहन विकास में सफलताएं तेज हो सकती हैं। यह बुनियादी ढांचा तकनीकी नवाचारों की अगली लहर को संभव बनाएगा, जिसमें शहरों, देशों और महाद्वीपों के बीच विशाल सूचना प्रवाह बिना रुकावट भेजना जरूरी है।

मुख्य बातें

• सीआईसीटी और उसके साझेदारों ने 24-कोर सिंगल-मोड फाइबर पर 2.5 पेटाबिट प्रति सेकंड की दोतरफा ट्रांसमिशन गति हासिल की। यह एक सेकंड में 14,000 4K फिल्में डाउनलोड करने के बराबर है।
• इस सफलता में स्पेस-डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग का इस्तेमाल हुआ, जिससे पारंपरिक सिंगल-कोर ट्रांसमिशन को केवल तेज करने के बजाय एक ही फाइबर में 24 समानांतर डेटा चैनल बने।
• एआई, बड़े भाषा मॉडल और डेटा केंद्रों की बैंडविड्थ मांग तेजी से बढ़ रही है, जबकि पारंपरिक फाइबर ऑप्टिक सिस्टम अपनी भौतिक क्षमता की सीमा के करीब पहुंच रहे हैं।
• यह उपलब्धि अगली पीढ़ी के ऑप्टिकल नेटवर्कों की इंजीनियरिंग व्यवहार्यता की पुष्टि करती है। उन्नत कंप्यूटिंग को सहारा देने के लिए अगले दशक में ये नेटवर्क जरूरी हो सकते हैं।
• इसके अनुप्रयोगों में बिना रुकावट 8K स्ट्रीमिंग, रियल-टाइम एआई बातचीत, क्लाउड कंप्यूटिंग और कृत्रिम बुद्धिमत्ता प्रशिक्षण क्लस्टरों में तेजी शामिल है।
• यह सफलता वैश्विक ऑप्टिकल संचार तकनीक में चीन की अग्रणी स्थिति को मजबूत करती है और घरेलू विनिर्माण क्षमताओं को बढ़ावा देती है।