Michael Robertson: người tiên phong trong việc ngắt kết nối truyền thông quang khỏi mạng

Khả năng tải xuống một cuốn sách, video hoặc PDF từ Internet một cách đơn giản là điều dễ dàng được chấp nhận. Chỉ cần tưởng tượng sẽ mất bao lâu để nhận được cùng một tệp được gửi qua thư. Cho dù đó là phương tiện truyền thông xã hội, tin tức, chương trình truyền hình, phim ảnh hay tài liệu học thuật, Internet có thể cấp cho bạn quyền truy cập gần như ngay lập tức. Đó là một cuộc cách mạng trong nền kinh tế thông tin của chúng ta đã thực sự thay đổi thế giới hiện đại.

Câu chuyện về viễn thông bắt đầu vào cuối những năm 1850, khi một sợi cáp đồng dài 3000 km truyền tín hiệu điện được đặt giữa Anh và Mỹ, cho phép Nữ hoàng Victoria gửi bức điện tín xuyên lục địa đầu tiên. Thông điệp gửi tới Tổng thống Mỹ James Buchanan, mất hơn 17 giờ để truyền đi nhưng chỉ chứa 98 từ - ít hơn 500 byte thông tin. Ngược lại, các mạng viễn thông ngày nay cho phép chúng ta truyền hàng gigabyte dữ liệu qua các đại dương trong vòng vài giây, chủ yếu là kết quả của công nghệ cáp quang.

Để gửi tin nhắn xuống cáp quang, trước tiên nó phải được chuyển đổi thành tín hiệu quang học, giống như các xung hoặc tia sáng, trước khi được truyền dọc theo sợi thủy tinh một cách hiệu quả nhất có thể. Sau đó, tín hiệu cần được phát hiện và dịch ngược lại thành dạng dữ liệu. Đó là một quá trình gồm nhiều giai đoạn đòi hỏi công nghệ tiên tiến, một phần được phát triển và thực hiện bởi nhà vật lý tiên phong Michael Robertson, người vừa gác lại chiếc kính laze của mình sau gần 43 năm gắn bó với truyền thông sợi quang.

Robertson đã dành sự nghiệp của mình tại cơ sở nghiên cứu lượng tử ánh sáng hàng đầu thế giới tại Martlesham Heath ở Ipswich. Một phòng thí nghiệm của công ty ban đầu được gọi là Trạm Nghiên cứu Bưu điện, nó đã trải qua nhiều quyền sở hữu khác nhau trong nhiều năm và hiện được gọi là Công viên Adatral. Tại đây, Robertson đã phát triển công nghệ giúp tăng đáng kể tốc độ truyền dữ liệu trong cáp thông tin sợi quang. Công việc do Robertson và nhóm của ông đảm nhận đã tiếp tục củng cố phần lớn cơ sở hạ tầng Internet mà chúng ta dựa vào ngày nay – ngay cả những trụ cột của đại dịch, Zoom và Skype, cũng sử dụng công nghệ mà họ đã phát triển.

Tất nhiên, bạn cần các thiết bị điện tử hoạt động ngày càng nhanh hơn, nhưng đó là cùng một sợi quang [quang học]… đó là những gì chúng tôi đã đạt được, tốc độ dữ liệu cao hơn nhiều trên cùng một sợi quang.”

Nghiên cứu của Robertson tập trung vào các tia laser được sử dụng để truyền tín hiệu quang xuống dây cáp và các máy dò được sử dụng để nhận chúng. Ông nói: “Chúng tôi bắt đầu với tốc độ khoảng 8 megabit [mỗi giây] vào đầu những năm 80 và hiện tại chúng tôi đang ở mức 25 gigabit. Con số này thậm chí còn tăng lên khi các hệ thống được “ghép kênh” cùng nhau, cho phép gửi đồng thời nhiều tín hiệu trong một cáp quang một cách hiệu quả. “Khi bạn ghép nó lên, chúng ta đang nói về 100 gigabit hoặc thậm chí cao hơn, mang lại mức tăng lớn với rất ít nhược điểm.” Công việc này có nghĩa là cơ sở hạ tầng bổ sung tối thiểu đã được yêu cầu để truyền tải lượng dữ liệu nhiều gấp 10,000 lần so với những năm 1980.

Robertson nói: “Tất nhiên bạn cần các thiết bị điện tử hoạt động ngày càng nhanh hơn, nhưng đó là cùng một sợi quang [quang học]. “Vì vậy, đó là những gì chúng tôi đã đạt được, tốc độ dữ liệu cao hơn nhiều trên cùng một sợi quang.” Điều đó có nghĩa là một đoạn phim mất hơn một giờ để tải xuống vào những năm 1980 giờ đây có thể được truy cập trong chưa đầy một giây, mặc dù tín hiệu vẫn được truyền qua cùng một sợi quang.

Sự đa dạng của khoa học photon

Robertson bắt đầu hành trình của mình với tư cách là một nhà vật lý tại Đại học St Andrew, từ đó ông tốt nghiệp năm 1976, trước khi chuyển đến Đại học Durham để làm bằng tiến sĩ về pin mặt trời cadmium sulphide. “Tôi muốn làm điều gì đó hữu ích,” anh nói, “Tôi nghĩ năng lượng mặt trời rất quan trọng cho tương lai. Sau khi [tiến sĩ của tôi] hoàn thành, tôi muốn tiếp tục làm điều gì đó hữu ích.” Robertson rời Durham vào năm 1979, khi ông lưu ý rằng “viễn thông quang học mới bắt đầu cất cánh”.

Anh ấy đã nhận một công việc tại Trạm Nghiên cứu Bưu điện nhưng nó đã sớm bị British Telecom tiếp quản (BT), trở thành Phòng thí nghiệm nghiên cứu BT (Phòng thí nghiệm BT). Tại đây, với tư cách là một nhà vật lý thực nghiệm, ông đã nghiên cứu về laser bán dẫn và đi-ốt quang, là những thành phần chính trong mạng truyền thông quang học. Robertson là một người học hỏi nhanh, ông củng cố kiến ​​thức vật lý chất rắn mà ông đã học được trong thời gian học Tiến sĩ cùng với nhiều kỹ năng khác.

“Tôi đã làm nhiều thứ khác nhau trong lĩnh vực quang điện tử: tôi đã làm epitaxy; tôi đã làm người mẫu; và tôi đã làm việc trong độ tin cậy của laser. Đó là nơi tôi bắt đầu,” Robertson nói, thêm rằng độ tin cậy của laser là “vấn đề lớn trong những ngày đầu”. Các thiết bị laser dựa trên chất bán dẫn hoạt động ở mật độ dòng điện cao, nghĩa là có rất nhiều dòng điện phải chạy qua một diện tích nhỏ, khiến chúng dễ bị hỏng. “Chúng chỉ tồn tại được một ngày,” anh nhớ lại, “và chúng tôi đã phải nỗ lực để chúng có thể tồn tại đến 25 năm. Đây là loại cuộc đời họ có thể làm bây giờ. Đây cũng là loại tuổi thọ mà các đi-ốt này cần để có hiệu suất đáng tin cậy trong các mạng truyền thông quang học.

Khoảng năm 1989, Robertson mang chuyên môn của mình đến một phòng thí nghiệm nhỏ cách Martlesham Heath khoảng một cây số được gọi là BT&D, mà BT đã thành lập với tập đoàn khổng lồ của Hoa Kỳ. DuPont. Anh ấy tự gọi mình là “người kỹ thuật phụ trách các dự án máy dò”, một cách mô tả nhẹ nhàng cho thấy ảnh hưởng của công việc của anh ấy trong lĩnh vực vật lý chất rắn tại BT&D. Chính tại đó, Robertson và nhóm của ông lần đầu tiên triển khai một kỹ thuật gọi là epitaxy pha hơi hữu cơ kim loại (MOVP) để phát triển một số loại tinh thể bán dẫn có nhiều lớp. Những chất bán dẫn này được sử dụng trong nhiều thành phần thiết yếu tạo nên hệ thống thông tin liên lạc sợi quang, bao gồm bộ điều biến, máy dò và laser.

Kỹ thuật tăng trưởng MOVP ban đầu được tiên phong bởi Rodney Moss, một nhà khoa học cũng làm việc tại BT trong nhiều năm. Theo cách nói của Robertson, nó đã tạo ra “một sự thay đổi mạnh mẽ” trong bối cảnh truyền thông quang học. Trước khi Robertson làm việc về MOVP tại BT&D, chất bán dẫn chỉ có thể được phát triển thành những mảnh nhỏ với độ tin cậy kém. Điều này hạn chế việc sử dụng chúng, đặc biệt là trong việc phát hiện các tín hiệu nhỏ ở cuối mạng viễn thông. Nhưng với MOVP, Robertson đã có thể phát triển các tinh thể bán dẫn lớn hơn nhiều. Chúng có độ tin cậy cao và quan trọng là cũng cho phép các máy dò quang học tốc độ cao có thể thu các tín hiệu đang điều biến nhanh hơn, do đó làm tăng tốc độ thu thập dữ liệu.

Ổn định trong một bối cảnh luôn thay đổi

Sau một năm làm việc tại BT&D, Robertson quay trở lại phòng thí nghiệm của BT tại Martlesham Heath, và vào năm 1993, ông và nhóm của mình ở cả BT và BT&D đã giành được Giải thưởng Công nghệ của Nữ hoàng (hiện là một phần của Giải thưởng Công nghệ). Giải thưởng của Nhà vua cho Doanh nghiệp) cho công việc của họ trên các vật liệu và thiết bị quang điện tử. Nhưng sau đó vào năm 2000, trong thời kỳ bùng nổ “dot com”, công ty đã bán cơ sở mà Robertson từng làm việc cho gã khổng lồ truyền thông quang học của Mỹ. Corning. Khi bong bóng dot com bùng nổ vào đầu những năm 2000, Corning rút khỏi Martlesham Heath, bỏ lại phần lớn cơ sở hạ tầng và thiết bị của phòng thí nghiệm. Địa điểm này đã được Cơ quan Phát triển Đông Anh tiếp quản, từ đó Robertson và ông chủ lúc bấy giờ là David Smith đã thành lập một công ty khởi nghiệp có tên là Trung tâm Quang tử Tích hợp (CIP) vào năm 2003. Trung tâm tồn tại cho đến năm 2012, lúc đó chính phủ rút phích cắm của các cơ quan phát triển và CIP đã được bán cho công ty công nghệ Trung Quốc Huawei, thuộc quyền sở hữu của nó vẫn còn cho đến ngày nay.

Bản chất luôn thay đổi của phòng thí nghiệm và sự nghiệp của Robertson trong đó là biểu tượng cho sự thay đổi bộ mặt của ngành viễn thông ở Vương quốc Anh. Mỗi công ty có những đặc điểm, chiến lược và nhược điểm riêng. “Chúng tôi có nhiều tự do nhất trong những ngày BT,” anh ấy phản ánh, coi BT là một hoạt động nổi tiếng thế giới đã đi tiên phong trong lĩnh vực này theo nhiều cách. Mặt khác, Huawei đã đặt trọng tâm thương mại rõ ràng nhất cho phòng thí nghiệm. “Chúng ta đang tiến gần đến giới hạn của Huawei. Họ muốn thứ gì đó mà chúng tôi có thể bán được.”

Một số chính trị gia và nhà bình luận đã đặt câu hỏi về sự tham gia của Huawei vào một lĩnh vực nổi tiếng như vậy, với việc chính phủ Vương quốc Anh đã đưa ra những lo ngại về bảo mật đối với công ty vào năm 2020. Chính phủ cho biết họ muốn loại bỏ Huawei khỏi mạng 5G của Vương quốc Anh vào năm 2027 và cũng đã khuyên các công ty cáp quang nên tránh xa thiết bị của Huawei. Nhưng khi được hỏi về những lời chỉ trích nhắm vào Huawei, Robertson có vẻ tương đối lạc quan. “Về các vấn đề an ninh mà bạn đọc được trên báo chí, [tại Martlesham Heath] chúng tôi hoàn toàn tách biệt với tất cả những vấn đề đó. Những thứ chúng tôi làm là nghiên cứu vật liệu, vì vậy nó không có cửa hậu; chúng ta có thể tiếp tục trở thành nhà vật lý và nhà khoa học vật liệu, điều mà tôi hài lòng. Huawei đã nỗ lực hết sức để đảm bảo rằng họ không làm bất cứ điều gì không nên làm.”

Việc theo đuổi khoa học và công nghệ tốt hơn – bất kể môi trường làm việc thay đổi như thế nào – luôn là động lực lớn đối với Robertson và làm việc trong một công ty rất phù hợp với anh ấy.

Trong khi nhiều nhà vật lý tận hưởng sự tự do trí tuệ trong môi trường nghiên cứu học thuật, Robertson nói rằng ông không bao giờ bị cản trở khi làm việc trong ngành công nghiệp, nơi họ có nhiều nguồn tài trợ hơn và thiết bị tốt hơn. Anh ấy nói thêm, “tập trung nhiều hơn vào kết quả”, trong khi tại các trường đại học, bạn có nhiều sự linh hoạt hơn.

Những người hàn lâm hơn có thể muốn theo đuổi lý thuyết của họ hơn là bị bó buộc, nhưng tôi chưa bao giờ như vậy. Tôi luôn vui vẻ làm một cái gì đó và xem nó có hoạt động không.

Anh ấy nói: “Tôi rất vui khi được đi theo dòng chảy. “Những người hàn lâm hơn có thể muốn theo đuổi lý thuyết của họ hơn là bị bó buộc, nhưng tôi chưa bao giờ như vậy. Tôi luôn vui vẻ làm một cái gì đó và xem nó có hoạt động không.” Robertson cho rằng cần có "một kiểu nhân vật rất nhất định" để cống hiến cuộc đời của họ cho một lĩnh vực hẹp cụ thể, nhưng nói thêm rằng anh ấy "thật may mắn khi có thể làm việc trên tất cả những thứ khác nhau này".

suy tư cuối cùng

Nhìn lại sự nghiệp trải dài từ quang học, điện tử, laser, mô hình hóa và khoa học thông tin, Robertson rất thích làm việc trên nhiều lĩnh vực vật lý, tự mô tả mình là “người có tính tổng quát” hơn là người chỉ tuân theo một lĩnh vực cụ thể. Kinh nghiệm đa dạng đó cuối cùng đã giúp anh trở thành Giám đốc Nghiên cứu và Hợp tác tại Huawei, quản lý các liên kết giữa công ty với các viện nghiên cứu học thuật và doanh nghiệp khác trên khắp nước Anh và phần còn lại của Châu Âu. Bây giờ ở tuổi 66, Robertson đã chính thức nghỉ hưu, nhưng giống như nhiều nhà vật lý khác, ông vẫn giữ chân tại Huawei vài ngày mỗi tháng.

“Tôi không coi sự nghiệp của mình là điều gì ngoạn mục,” Robertson nói, người vẫn kiên quyết thực tế về những đóng góp to lớn của mình cho truyền thông quang học. Và khi được hỏi liệu gia đình anh có bao giờ đùa rằng anh là lý do khiến TV hoạt động hay tại sao video có thể tải xuống nhanh như vậy không, anh mỉm cười tự ti và nói, “thỉnh thoảng”. Mặt khác, các đồng nghiệp của ông thẳng thắn hơn về tác động của ông đối với lĩnh vực truyền thông quang học.

Anh ấy sẽ quá khiêm tốn để nói điều đó, nhưng công việc của anh ấy đã mang lại lợi ích cho bất kỳ ai ở Vương quốc Anh có kết nối Internet

Michael Hill-King, giám đốc hợp tác, Huawei UK

“Sự nghiệp của Michael tại Martlesham Heath là một hành trình xuyên suốt sự phát triển của ngành quang điện tử,” Michael Hill-King, giám đốc hợp tác của Huawei UK cho biết. “Anh ấy sẽ quá khiêm tốn khi nói điều đó, nhưng công việc của anh ấy đã mang lại lợi ích cho bất kỳ ai ở Vương quốc Anh có kết nối Internet.” Đó là quan điểm được lặp lại bởi Henk Koopmans, giám đốc điều hành nghiên cứu và phát triển của Huawei UK, “Michael nên cảm thấy rất tự hào về những đóng góp đáng kể mà anh ấy đã thực hiện cho sự phát triển của lượng tử ánh sáng ở Anh.”

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Khuếch đại kiến ​​thức. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://physicsworld.com/a/michael-robertson-pioneer-of-optical-communications-disconnects-from-the-network/