Защита от акул, сверхлегкие дроны и телепортация фотонов: Настоящее и будущее технологий «доставки» информации

    За последние 16 лет количество пользователей интернета увеличилось на целых 900% – активнее всего интернет распространялся в странах Африки, Среднего Востока и Латинской Америки. Однако несмотря на колоссальный рост, сегодня лишь 49,2% населения Земли имеют доступ к Всемирной паутине.

    Над тем, чтобы изменить ситуацию, бьются физики, энергетики и предприниматели – расскажем о том, какие способы бесперебойной «доставки» информации существуют сегодня и какие технологии ждут нас в недалеком будущем.


    / фото Guilherme Yagui CC

    Доставка интернета – как это делают сейчас


    Большая часть современных трансатлантических кабельных сетей представляет собой сложную систему, построенную на оптоволоконной технологии, которая стала активно использоваться лишь в конце 20 века.

    Первый трансатлантический кабель был проложен в 1858 году – это был телеграфный провод. К сожалению, проработал он недолго – не позволили материалы и технология изготовления. Однако со временем технология сильно изменилась и к началу 1900-х уже была создана обширная сеть телеграфных подводных кабелей, которая снизила время доставки сообщения с нескольких недель до нескольких минут. После этого технологии продолжили развиваться, и впоследствии телеграфные кабели заменили телефонными, а потом и оптоволоконными.

    Строительство осуществляется специальным судном, на борту которого обычно помещается около 2 000 км кабеля. Современные корабли «разматывают» до 200 км кабеля в день. Прокладывают кабели по маршрутам телеграфного сообщения, поскольку разработка новых маршрутов занимает очень много времени (подробнее о процессе укладки можно почитать здесь).

    Современная сеть протяженностью 900 тысяч километров состоит из 350 кабелей, часть из которых проходит через океаны, а часть — вдоль континентов. Чтобы сопротивляться недружелюбной подводной среде, современные «провода» имеют несколько слоев: верхний слой из полиэтилена и несколько гидроизоляционных и защитных слоев, покрывающих оптоволокно.

    Но иной раз этого оказывается недостаточно. Согласно данным Международного комитета по охране кабелей, акулы часто перекусывают или повреждают их. О необъяснимом пристрастии акул к оптоволоконной проводке на дне Атлантического океана еще в 1987 году писали в The New York Times.


    Акула пытается перекусить подводный кабель

    Другая распространенная причина разрывов – якоря кораблей. В 2012 году за один месяц два разных судна повредили кабели, связывающие Восточную Африку с Ближним Востоком и Европой, вызвав тем самым проблемы со связью в девяти странах. Таким образом, «подводный» способ доставки данных не лишен недостатков, поэтому неудивительно, что сегодня ведется активная разработка альтернативных технологий.

    Интернет с неба


    Одна из последних разработок Facebook в этом направлении — дрон Aquila. Марк Цукерберг уверен, что изобретение обеспечит доступ в интернет каждому человеку. По его мнению, в перспективе это поможет справиться с бедностью, а также повысит стандарты образования и здравоохранения. Хотя на данный момент компания занимается более «приземлеными» задачами: пытается решить проблему с обеспечением работы сервисов Facebook нового поколения (проектов искусственного интеллекта и виртуальной реальности, которым потребуется большая ширина и надежность канала).

    Так что же представляет собой Aquila? Находясь в воздухе на высоте 18–27 километров, дрон использует для передачи данных очень точные лазеры, которые увеличивают скорость трансляции в 10 раз по сравнению с существующими технологиями. Во время тестового полета дрон пробыл в воздухе только 30 минут, но в будущем Aquila сможет проводить в режиме полета несколько месяцев, подзаряжаясь с помощью солнечных батарей.


    Первый полет дрона Aquila/Видео: Facebook

    Одна из главных внешних особенностей — впечатляющий размах крыльев в 43 метра, что почти на 10 метров больше размаха Boeing 737. При этом вес дрона, изготовленного из углепластика, составил примерно 408 кг. «Проектируя обычный самолет, инженеры стараются найти способ увеличить его скорость […] В случае с Aquila все наоборот: нам важно, чтобы беспилотник как можно дольше удерживался его в небе. Это экономит энергию и увеличивает время полета», — говорит Цукерберг.

    Однако возникает вопрос: почему именно дрон? Существуют и другие способы повысить доступность интернета, не требующие разработки летательного аппарата. Но в Facebook уверены, что у каждого такого способа есть недостатки. Спутниковый интернет подходит только для зон с невысокой плотностью населения (иначе канал очень быстро «забьется»). Вышки сотовой связи обладают малым покрытием, потому их потребуется слишком много, чтобы охватить все население планеты.

    В 2014 году в Facebook провели исследование и пришли к выводу, что дроны станут идеальным решением для городов средних размеров и их окраин. Кроме того, они летают ниже спутников, поэтому сила сигнала вырастет.

    Электрические сети


    Другой способ предлагает крупнейшая американская телекоммуникационная компания AT&T. Беспроводной широкополосный интернет может прийти в каждый дом по электросетям. Разработанное AT&T оборудование делает из столбов электропередач точки доступа в интернет.

    В новом проекте, названном AirGig, линии электропередач используются для высокоскоростной беспроводной трансляции данных на большие расстояния. Технологию уже протестировали в офисах AT&T, и в следующем году планируется проверить её в условиях города.

    Директор по стратегическим вопросам AT&T Джон Донован (John Donovan) заявил, что использование электросетей делает технологию AirGig намного дешевле прокладки обычных кабелей, строительства вышек и установки антенн. Поэтому AirGig может сделать широкополосный интернет доступнее для жителей сельской местности в любой части мира.

    Технология предполагает установку небольших пластиковых антенн на линиях электропередач, осуществляющих беспроводную передачу сигналов. По данным AT&T, каждое такое соединение сможет работать на скорости нескольких гигабит в секунду, а пользователи будут подключаться через сотовую связь или по Wi-Fi. В компании уверены, что такая технология резко сократит стоимость интернет-инфраструктуры. Похожими разработками начали уже заниматься и другие компании: Google начала «беспроводной» проект Fiber, а Facebook тестирует суперскоростную сеть Wi-Fi.

    «Телепортация»


    Пока ученые умеют «телепортировать» лишь частицы света, но эта технология обещает быть очень перспективной: исследователи заявляют о беспрецедентной надежности такого соединения (и это не научная фантастика: процесс «квантовой телепортации» ученые называют «практической реализацией [механизма] квантовой коммуникации»). Первые эксперименты в этой области проводились еще в 1997 году – тогда фотон удалось телепортировать на несколько миллиметров. Во время нового исследования команда Вольфганга Титтеля (Wolfgang Tittel) из университета Калгари смогла переместить фотон на 6,2 километра, используя обычные оптоволоконные линии городской связи.

    Эксперимент основан на механизме квантовой запутанности, называемом «жуткое дальнодействие». Титтель объясняет: «Квантовая запутанность – это такое явление, при котором квантовые состояния двух или большего числа фотонов оказываются взаимозависимыми. Мы отправили один фотон в здание мэрии, и его связь с фотоном, находящимся в университете Калгари, сохранилась».

    Фотон, состояние которого телепортировали в университет, был воссоздан в третьей точке в Калгари и снова отправлен в мэрию. Там он встретился с фотоном из связанной пары. Сам процесс телепортации стал не самым сложным этапом эксперимента. Гораздо важнее было заставить фотоны «встретиться» в здании мэрии – исследователям пришлось решить непростую задачу синхронизации прибытия фотонов в заданную точку с точностью до 10 пикосекунд.

    Для регистрации использовались сверхпроводящие однофотонные детекторы, разработанные Национальным институтом стандартов и технологий (NIST) и Лабораторией реактивного движения NASA. И хотя о каком-либо серьезном технологическом прорыве говорить пока рано, можно с уверенностью сказать, что достижение ученых из Калгари в будущем поспособствует созданию и развитию квантового интернета. А пока нам остается лишь наблюдать за их успехами.

    Еще больше наших материалов по теме: IaaS-дайджест — 25 материалов о трансформации технологий и бизнеса.
    ИТ-ГРАД 294,29
    vmware iaas provider
    Поделиться публикацией
    Комментарии 3
    • 0
      Подумалось…
      Перехватчик Messeschmitt Me 163 Komet, двигатель ракетный, габариты самолёта мелкие.
      Для облегчения конструкции ему не вкрутили шасси.
      Взлетает с тележки, которую роняет сразу после взлёта.
      Садится на лыжу. Часто весьма жёстко. Пропеллеров, напоминаю, нет.
      ;-)
      • 0
        Почему-то всегда считал, что квантовая телепортация это инструмент шифрования, и передача данных там осуществляется как по квантовому каналу так и по физическому кабелю. Я ошибался?
        • 0
          Сейчас в век развития интернета очень важно что бы и жители отдаленных районов нашей планеты имели к нему доступ.
          И Aquila приближает это время.
          Есть много инновационных разработок на эту тему.
          Не далек тот день, когда интернет станет доступен в любой точке земли и возможно будет передаваться по магнитному полю земли.

          Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

          Самое читаемое