Захист від акул, надлегкі дрони і телепортації фотонів: Сьогодення та майбутнє технологій «доставки» інформації

За останні 16 років кількість користувачів інтернету збільшилася на цілих 900% – найактивніше інтернет поширювався в країнах Африки, Середнього Сходу та Латинської Америки. Однак незважаючи на колосальне зростання, сьогодні лише 49,2% населення Землі мають доступ до Всесвітньої павутини.

Над тим, щоб змінити ситуацію, б'ються фізики, енергетики та підприємці – розповімо про те, які способи безперебійної «доставки» інформації існують сьогодні і які технології чекають на нас у недалекому майбутньому.


/ фото Guilherme Yagui CC

Доставка інтернету – як це роблять зараз
Велика частина сучасних трансатлантичних кабельних мереж являє собою складну систему, побудовану на оптоволоконної технології, яка стала активно використовуватися лише в кінці 20 століття.

Перший трансатлантичний кабель був прокладений у 1858 році – це був телеграфний дріт. На жаль, він пропрацював недовго – не дозволили матеріали та технологія виготовлення. Проте з часом технологія сильно змінилася і до початку 1900-х вже була створена велика мережа підводних телеграфних кабелів, яка знизила час доставки повідомлення з декількох тижнів до декількох хвилин. Після цього продовжили розвиватися технології, і згодом телеграфні кабелі замінили телефонними, а потім і оптоволоконними.

Будівництво осуществляется спеціальним судном, на борту якого зазвичай поміщається близько 2 000 км кабелю. Сучасні кораблі «розмотують» до 200 км кабелю в день. Прокладають кабелі за маршрутами телеграфного повідомлення, оскільки розробка нових маршрутів займає дуже багато часу (докладніше про процес укладання можна почитати тут).

Сучасна мережа протяжністю 900 тисяч кілометрів складається з 350 кабелів, частина з яких проходить через океани, а частина — вздовж континентів. Щоб протистояти недружнім підводному середовищі, сучасні «проводи» мають дещо шарів: верхній шар з поліетилену і кілька гідроізоляційних і захисних шарів, що покривають оптоволокно.

Але іноді цього виявляється недостатньо. Згідно данным Міжнародного комітету з охорони кабелів, акули часто їдять або ушкоджують їх. Про надзвичайний пристрасть акул до оптоволоконної проводці на дні Атлантичного океану ще в 1987 році писали в The New York Times.


Акула намагається перекусити підводний кабель

Інша поширена причина розривів – якоря кораблів. У 2012 році за один місяць два різних судна пошкодиві кабелі, що зв'язують Східну Африку з Близьким Сходом і Європою, викликавши тим самим проблеми зі зв'язком у дев'яти країнах. Таким чином, «підводний» спосіб доставки даних не позбавлений недоліків, тому не дивно, що сьогодні ведеться активна розробка альтернативних технологій.

Інтернет з неба
Одна з останніх розробок Facebook в цьому напрямку — дрон Aquila. Марк Цукерберг впевнений, що винахід забезпечить доступ в інтернет кожній людині. На його думку, в перспективі це допоможе впоратися з бідністю, а також підвищить стандарти освіти та охорони здоров'я. Хоча на даний момент компанія займається більш «приземлеными» завданнями: намагається вирішити проблему із забезпеченням роботи сервісів Facebook нового покоління (проектів штучного інтелекту і віртуальної реальності, яким буде потрібна велика ширина і надійність каналу).

Так що ж являє собою Aquila? Перебуваючи в повітрі на висоті 18-27 кілометрів, дрон використовує для передачі даних дуже точні лазери, які збільшують швидкість трансляції в 10 разів у порівнянні з існуючими технологіями. Під час тестового польоту дрон пробув в повітрі тільки 30 хвилин, але в майбутньому Aquila зможе проводити в режимі польоту кілька місяців, подзаряжаясь з допомогою сонячних батарей.


Перший політ дрона Aquila/Відео: Facebook

Одна з головних зовнішніх особливостей — вражаючий розмах крил у 43 метри, що майже на 10 метрів більше розмаху Boeing 737. При цьому вага апарата, виготовленого з вуглепластика, склав приблизно 408 кг. «Проектуючи звичайний літак, інженери намагаються знайти спосіб збільшити його швидкість [...] У випадку з Aquila все навпаки: нам важливо, щоб безпілотник як можна довше утримувався його в небі. Це економить енергію і збільшує час польоту», — говорить Цукерберг.

Однак виникає питання: чому саме дрон? Існують і інші способи підвищити доступність інтернету, які не потребують розробки літального апарату. Але в Facebook впевнені, що у кожного такого способу є недоліки. Супутниковий інтернет підходить тільки для зон з невисокою щільністю населення (інакше канал дуже швидко «заб'ється»). Вишки стільникового зв'язку володіють малим покриттям, тому їх потрібно дуже багато, щоб охопити все населення планети.

У 2014 році в Facebook провели дослідження і прийшли до висновку, що дрони стануть ідеальним рішенням для міст середніх розмірів і їх околиць. Крім того, вони літають нижче супутників, тому сила сигналу зросте.

Електричні мережі
Інший спосіб пропонує найбільша американська телекомунікаційна компанія AT&T. Бездротової широкосмуговий інтернет може прийти в кожен будинок электросетям. Розроблене AT&T обладнання робить із стовпів електропередач точки доступу в інтернет.

У новому проекті, названому AirGig, лінії електропередач використовуються для високошвидкісної бездротової трансляції даних на великі відстані. Технологію вже протестували в офісах AT&T, і в наступному році планується перевірити її в умовах міста.

Директор зі стратегічних питань AT&T Джон Донован (John Donovan) заявил, що використання електромереж робить технологію AirGig набагато дешевше прокладки звичайних кабелів, будівництва веж і встановлення антен. Тому AirGig може зробити широкосмуговий інтернет доступнішим для жителів сільської місцевості в будь-якій частині світу.

Технологія передбачає встановлення невеликих пластикових антен на лініях електропередач, які здійснюють бездротову передачу сигналів. За даними AT&T, кожне таке з'єднання зможе працювати на швидкості декількох гігабіт в секунду, а користувачі будуть підключатися через стільниковий зв'язок або по Wi-Fi. У компанії впевнені, що така технологія різко скоротить вартість інтернет-інфраструктури. Схожими розробками вже почали займатися й інші компанії Google начала «бездротової» проект Fiber, а Facebook тестирует суперскоростную мережа Wi-Fi.

«Телепортація»
Поки вчені вміють «телепортувати» лише частинки світла, але ця технологія обіцяє бути дуже перспективною: дослідники заявляють про безпрецедентну надійність такого з'єднання (і це не наукова фантастика: процес «квантової телепортації» вчені називають «практичною реалізацією [механізму] квантової комунікації»). Перші експерименти в цій області проводилися ще в 1997 році – тоді фотон вдалося телепортувати на кілька міліметрів. Під час нового дослідження команда Вольфганга Титтеля (Wolfgang Tittel) з університету Калгарі змогла перемістити фотон на 6,2 кілометра, використовуючи звичайні оптоволоконні лінії міського зв'язку.

Експеримент заснований на механізмі квантової заплутаності, званому «страшне дальнодействие». Титтель пояснює: «Квантова заплутаність – це таке явище, при якому квантові стани двох або більшого числа фотонів виявляються взаємозалежними. Ми відправили один фотон в будівлю мерії, і його зв'язок з фотоном, що знаходяться в університеті Калгарі, збереглася».

Фотон, стан якого переміщували в університет, був відтворений в третій точці в Калгарі і знову відправлений у мерію. Там він зустрівся з фотоном пов'язаної з пари. Сам процес телепортації став не найскладнішим етапом експерименту. Набагато важливіше було змусити фотони «зустрітися» в будівлі мерії – дослідникам довелося решить непросту задачу синхронізації прибуття фотонів в задану точку з точністю до 10 пікосекунд.

Для реєстрації використовувалися надпровідні однофотонные детектори, розроблені Національним інститутом стандартів і технологій (NIST) і Лабораторії реактивного руху NASA. І хоча про який-небудь серйозний технологічний прорив говорити поки рано, можна з упевненістю сказати, що досягнення вчених з Калгарі в майбутньому посприяє створенню і розвитку квантового інтернету. А поки нам залишається лише спостерігати за їхніми успіхами.

Ще більше наших матеріалів по темі: IaaS-дайджест — 25 матеріалів про трансформації технологій та бізнесу.
Джерело: Хабрахабр

0 коментарів

Тільки зареєстровані та авторизовані користувачі можуть залишати коментарі.