Hoy en día, los cables de fibra óptica transportan más del 95% de todos los datos digitales en todo el mundo, que sustentan Internet. En 1966, fue Kuen Charles Kao (Charlie para sus colegas) quien propuso el uso de fibras ópticas como un medio universal para la comunicación, y calculó cómo se podría hacer. Dada la tecnología rudimentaria disponible en ese momento, fue un salto de imaginación, bordeando la ciencia ficción. Por este trabajo, Kao ganó una parte del Premio Nobel de Física en 2009.

Kao nació el 4 de noviembre de 1933 en la alta sociedad de Shanghái, de padre académico abogado y madre poeta. Introvertido y friki, Kao fue educado en casa con su hermano menor Timothy antes de ir a escuelas de habla francesa e inglesa. En 1953, se trasladó a Inglaterra para estudiar en el Politécnico de Woolwich (ahora la Universidad de Greenwich en Londres).

Se graduó en ingeniería eléctrica en 1957, se unió a Teléfonos y Cables Estándar, parte del conglomerado International Telephone & Telegraph (ITT). Allí conoció a su esposa, la ingeniera Gwen Mae-wan Wong. Rechazó una cátedra en el Politécnico de Loughborough, Reino Unido, para hacer un doctorado industrial en el brazo de investigación de la compañía, los Laboratorios de Telecomunicaciones Estándar (STL) en Harlow, Reino Unido. Similar a Bell Labs en los Estados Unidos (aunque con menos fondos), STL fue un vivero para futuros líderes académicos e industriales, lleno de creatividad, camaradería e ingenio. Kao se unió al grupo de Toni Karbowiak, trabajando junto a otro pionero británico de las telecomunicaciones, Alec Reeves.

En ese momento, las telecomunicaciones usaban cables electrónicos coaxiales o señales de radio de transmisión en el rango de frecuencia de megahercios. La creciente demanda de transferencia de información significó el paso a frecuencias de microondas más altas (gigahercios), con importantes programas de investigación establecidos en todo el mundo para encontrar una manera de guiar las señales desde la fuente hasta el destino. La tecnología de vanguardia fueron las guías de onda de metal hueco, iniciadas en la década de 1950 por Harold Barlow, supervisor externo de doctorado de Kao en el University College de Londres. Costosos y poco prácticos, estos tubos de metal debían colocarse en líneas rectas. Karbowiak, un experimentado ingeniero de microondas y antiguo estudiante de doctorado de Barlow, sabía que se necesitaban nuevas ideas.

A principios de la década de 1960, justo cuando se produjo el láser, Karbowiak le pidió a Kao que mirara un análogo óptico de una guía de ondas de microondas. Las señales ópticas tienen una frecuencia aún mayor (cientos de terahercios), por lo que pueden transportar más información. La idea de hacer una guía de ondas para la transmisión de luz a lo largo de cientos de kilómetros fue impresionante. Significaba reducir la guía de ondas de unos pocos centímetros a algo tan delgado como un cabello humano, de unos 100 micrómetros de ancho. El vidrio era el material ópticamente más transparente conocido, y tenía las ventajas de ser potencialmente flexible y resistente a los rayos. ¿Pero podría ser lo suficientemente claro y puro? George Hockham, un joven teórico talentoso, fue asignado para ayudar a Kao.

Comenzaron pragmáticamente; dada la potencia disponible de los láseres más antiguos de la época, la sensibilidad de los detectores y la distancia entre los centros de conmutación de telecomunicaciones del Reino Unido, calcularon que una señal podía permitirse perder solo 20 decibelios (una medida logarítmica de potencia) por kilómetro recorrido, lo que equivale a una pérdida de potencia del 99% después de 1 km. Este era un objetivo ambicioso: las mejores gafas de la época tenían pérdidas unas 1098 veces mayores, de alrededor de 1000 dB km–1. Kao analizó sistemáticamente la absorción, reflexión y dispersión de diferentes vidrios, mientras que Hockham hizo cálculos de dimensiones de guía de onda. Su documento histórico de 1966 concluyó que la tarea, aunque difícil, era teóricamente posible (K. C. Kao y G. A. Hockham Proc. Inst. Electr. Ing. 113, 1151–1158; 1966).

El periódico pasó casi desapercibido, excepto en los laboratorios de investigación de la Oficina General de Correos del Reino Unido (cuyo brazo de telecomunicaciones más tarde se convirtió en British Telecom, ahora BT) y el Ministerio de Defensa. Ambas organizaciones establecen programas de investigación en esta esfera, atraídas por la idea de una alternativa de menor costo a las guías de ondas de microondas.

Pero había mucho escepticismo, la brecha entre la teoría y la práctica era enorme. Para convencer a los demás, Kao midió las pérdidas en las gafas más puras que pudo encontrar, ahora ayudado por Mervin Jones (Hockham se fue para iniciar su propio grupo de investigación de tecnología de antenas en 1967). Idearon una configuración compleja y elegante para medir valores muy bajos de pérdida en varillas de vidrio de sílice fundido de aproximadamente la longitud de una regla. Publicaron sus resultados en 1969 (M. W. Jones y K. C. Kao J. Phys. E Sci. Instrum. 2, 331; 1969). Al año siguiente, el grupo de Robert Maurer en la firma estadounidense Corning Glass rompió el límite de 20 dB km–1 en fibras ópticas de alrededor de 1 km de longitud. Junto con los informes del primer láser semiconductor de temperatura ambiente de onda continua en 1970, esto convenció a los escépticos, lo que provocó esfuerzos de investigación en todo el mundo.

La revolución de la fibra óptica había comenzado. Gran parte del trabajo se realizó en STL y en los laboratorios de investigación de la Oficina de Correos en Gran Bretaña, en una feroz competencia con Bell Labs y la empresa de telecomunicaciones estadounidense EN&T. En 1977, la Oficina de Correos del Reino Unido fue la primera en instalar fibras ópticas en su red de telecomunicaciones. En 1988 se creó el primer sistema transatlántico.

De 1970 a 1974, Kao creó el departamento de ingeniería eléctrica en la Universidad China de Hong Kong (CUHK), regresando a STL en las vacaciones para mantenerse al día de la investigación. En 1974, Kao fue a trabajar para ITT en los Estados Unidos, donde ascendió a director de investigación corporativa en 1985. En 1986, regresó a CUHK como vicerrector, donde, durante nueve años, utilizó sus conexiones para fortalecer la base de investigación de la universidad y hacerla competitiva internacionalmente.

A mediados de la década de 2000, Kao desarrolló la enfermedad de Alzheimer. Asistió a la ceremonia del premio Nobel de 2009 y a las celebraciones posteriores, siempre con una sonrisa, pero su discurso fue leído por su esposa Gwen. Murió en Hong Kong el 23 de septiembre.

El legado de Kao es difícil de sobreestimar. Hoy en día, sus predicciones de 1966 han sido superadas en seis órdenes de magnitud, con pérdidas de fibra de menos de 0.15 dB km-1. La determinación de Kao inspiró a aquellos de nosotros que trabajamos en STL hasta su cierre en 2009. El sitio, ahora un centro de negocios de tecnología, se llama Kao Park en honor a su residente más famoso.