Волоконно-оптическая связь прочно вошла в нашу жизнь. Сегодня этот вид передачи информации благодаря своим преимуществам (высокая пропускная способность, защищенность от электромагнитных помех и т.д.) является одним из магистральных направлений развития средств связи. И, как и в большинстве отраслей современной экономики, рыночный успех здесь во многом обеспечивается лидерством в научных исследованиях и инновациях. О том, как с этим обстоят дела в России, почему на этом рынке практически нет отечественного оборудования и как исправить ситуацию – рассказывает доктор физ.-мат. наук, ведущий научный сотрудник Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН Владимир Анатольевич Гайслер.
- Владимир Анатольевич, часто приходится слышать о высокоскоростных каналах связи. Что это такое? И занимается ли Ваш институт разработкой подобных систем?
- Обычно под этим термином понимают волоконно-оптическую связь, которая работает на гигагерцовых частотах, и, соответственно, по таким линиям связи можно передавать гигабиты информации в секунду. Максимальную скорость передачи данных обеспечивают лазеры с вертикальным резонатором (ЛВР), правда пока не на очень большие расстояния. На сегодня с использованием ЛВР продемонстрирована скорость передачи данных 40 Гбит/c. Это мировой рекорд, но еще не предел для данного типа излучателей. Наш Институт принимал участие в таких разработках, но в основном эти работы велись в петербургском Физико-техническом институте имени Иоффе под руководством академика, Нобелевского лауреата Жореса Алферова. Нами же получен ряд результатов в направлении квантовой криптографии.
- Можно об этом поподробнее?
- В чем суть квантовой криптографии? Как известно, классические оптоволоконные линии связи не гарантируют абсолютной секретности. Если передавать информацию стандартным образом: много фотонов в лазерном импульсе, кто-то еще, назовем его – шпион, может подсоединиться к линии связи и незаметно перехватить часть информации... Другое дело, если передавать информацию излучателем одиночных фотонов. Тогда, согласно законам квантовой механики: фотон попадает либо к адресату, либо к шпиону. Шпион может попытаться измерить фотон и клонировать его. Но... любое измерение фотона ведет к изменению его состояния – следовательно, точное клонирование невозможно, шпион будет обнаружен. Еще более осложняет задачу перехвата установка режима, когда только один из десяти импульсов содержит фотон с нужной информацией. И правильное считывание обеспечивает только наличие у получателя детектора с уникальными настройками регистрации «нужных» фотонов.
- Но не потребуется ли для этого повсеместное внедрение квантовых компьютеров, которые существуют пока только в теории.
- Квантовый компьютер – дело будущего, а вот квантово-криптографическая система, разработанная в Институте физики полупроводников, при наличии инвестиций порядка
50 миллионов рублей может быть подготовлена к внедрению за два-три года. И работать она может на базе существующих линий связи. Кстати, похожие системы уже внедряют в ряде западных стран. У квантовой криптографии есть другая особенность: сегодня передовые модели позволяют передавать данные лишь со скоростью 10-100 бит в секунду (в некоторых случаях до Кб/сек). Понятно, что зашифровать большой объем данных методами квантовой криптографии нереально. Ее задача в другом – переслать пользователю сгенерированный ключ, пароль, который невозможно перехватить. А уже с этим ключом пользователь может расшифровывать пакеты информации, полученные по традиционным высокоскоростным каналам. Поэтому, прежде всего, ими интересуются спецслужбы и банки. Да и наша система ориентирована изначально на спецсвязь, хотя возможно и ее коммерческое применение.
- Возвращаясь к высокоскоростным линиям. Не так давно хорошей считалась скорость в несколько десятков килобайт. Сегодня многие интернет-провайдеры заявляют скорость передачи данных в своих сетях до гигабита в секунду. Есть предел у этого роста скоростей?
- Да, компьютеры революционно изменили нашу жизнь, но не надо считать, что решение всех проблем лежит в области компьютерных технологий, у любой медали есть и обратная сторона… Увеличивать скорость – а зачем? Что бы ни происходило с нами и вокруг нас, ключевым всегда остается вопрос: становимся ли мы при этом умнее? Зачем гонять с места на место и пропускать через голову гигабиты сомнительной информации, тем более, что ведь скорость восприятия информации мозгом с появлением компьютеров радикально не изменилась, и мы уже начинаем очень сильно уставать от этой информационной лавины. На эту тему я недавно услышал интересный анекдот. Если Вы хотите распрощаться с засидевшимися гостями – предложите им посмотреть фотографии, сделанные во время последней поездки. Раньше, когда в пленке было 36 кадров, возможно, гости бы и согласились, а сейчас, прикидывая, что придется просмотреть сотни снимков, быстренько засобираются домой. Человеку, как и другому живому существу, присуще делать запасы на зиму. Как то, знаете ли, приятно осознавать, что ты все «скачал» и сделал все «обновления», и никто не упрекнет, что ты отстаешь от жизни. Хотя 99% всей этой «информации» будет лежать бессмысленным мертвым грузом. Но это уже «обратная сторона медали», издержки компьютеризации…
- В таком случае, зачем вообще нужна высокоскоростная связь?
- Она востребована там, где передаются большие пакеты информации, терабайты. Например, на межконтинентальных магистралях и т.п.
- Сегодня часто говорят об отставании нашей страны в этой области. Так ли это?
- Если говорить о научной стороне вопроса – я бы так не сказал. Еще в советские времена мы оказались в числе лидеров по этому направлению. Потом, в 90-е годы, когда начался обвал российской микроэлектроники, часть наших наработок «ушла» за рубеж и сегодня активно используется иностранными компаниями. Но все равно, уровень проводимых у нас сегодня научных исследований вполне соответствует мировым стандартам. Если и есть отставание – то в инфраструктуре, не хватает площадок для изготовления прототипов, есть недостаток современного оборудования. Еще одна большая проблема российской науки – нарушена преемственность поколений. В нашей тройке отсутствует «коренник», наиболее сильный, выносливый, но уже и опытный, который и задает темп бега, определяет и корректирует траекторию и уверенно своей мощной рысью ведет тройку к цели. Конечно же, «пристяжные» пенсионного и предпенсионного возраста, как я, например, о себе много чего понимают, и тем не менее, все определяет «коренник». Иными словами, у нас практически нет сорокалетних, это «потерянное» для нашей науки поколение трудится или за рубежом или в пределах наших рубежей, но на других поприщах. Возьмем, к примеру, Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова: у нас сегодня «коренников» максимум 2-3, а должно быть 23 для коллектива в 1000 человек. Сглаживать этот демографический «провал» нашей науке придется еще не одно десятилетие.
Конечно, как сказал один академик, в последнее десятилетие российская наука из стадии нищеты перешла в стадию бедности, началось хоть какое-то развитие. Но теперь этот процесс может быть разрушен «реформированием», которое затеяла наша власть. Так что, как долго мы еще сможем поддерживать наши научные исследования на мировом уровне, не известно.
- Вы подчеркнули, что говорите о научной стороне вопроса. Но ведь есть еще одна важная сторона – промышленное производство. Как обстоят дела с ним?
- Если ответить кратко – «никак». Развитие микроэлектроники как промышленной отрасли остановилось в 1991 году. И теперь на уровне промышленной продукции в волоконно-оптических системах связи мы используем импортную технику. Хотя, повторю, давно могли бы создавать свою. Например, еще в советское время в Новосибирске в научно-производственном объединении «Союз», были созданы очень солидные производственные модули, отвечающие требованиям «современности» для того времени.., в которых сейчас располагаются магазины и офисы. И интернет в эти офисы проводят на импортном оборудовании. И это лишь один пример, которых у нас, увы, десятки и сотни.
- А можно как-то исправить эту ситуацию?
- При самых благоприятных условиях можно, вопрос – сколько на это потребуется времени. Сломать систему: сложившиеся научно-производственные связи, уникальные коллективы – можно относительно быстро, что, к сожалению, и произошло. А вот создавать их надо годами, причем, имея соответствующую государственную волю. В нашей погрязшей в коррупции РФ говорить о государственной воле по меньшей степени смешно – достаточно посмотреть на эти… персонажи. В любой ведущей стране мира микроэлектроника – это стратегическая отрасль, пользующаяся государственной поддержкой. Это слишком сложная и дорогостоящая отрасль, чтобы ее можно было развивать только за счет частных инвесторов, которые дальше торговли и на крайний случай строительства бизнес-центров ничего видеть не в состоянии. Повторю, это понимают во всех странах, являющихся сегодня лидерами в области производства систем связи и микроэлектроники вообще. У нас же я пока такого четкого понимания со стороны государства не вижу. Декларации о намерениях есть, «дорожных карт» по созданию «российских силиконовых долин» нарисовано хоть отбавляй, а вот реального движения не видно.
А ведь с наукой дела обстоят, как и с армией: не хочешь кормить свою, будешь кормить чужую. Я бы даже добавил: не только чужую науку, но в конечном счете и чужую армию. Что сегодня и происходит, когда в ряде зарубежных (в том числе военных) исследовательских центрах чуть ли не документация оформляется на русском языке, и русская речь слышна повсеместно, хотя уже и с акцентом.
Возвращаясь к Вашему вопросу. Начнем с того, что феодализм и нанотехнологии несовместимы – это очень из разных эпох. Ситуацию исправить можно, при одном единственном условии, если в нашем коррупционном государстве, где у начальника «доход» в 100-1000 раз больше, чем у аспиранта, возникнет вдруг понимание, что данная пропорция губительна для общества. Она должна быть на уроне 3-4, как это имеет место в современном цивилизованном сообществе, к которому мы пока не имеем отношения, как это было и в советские времена, когда аспирант ощущал себя человеком и уважительно относился к своему Учителю (чего сейчас нет и в помине). Все это, конечно же, произойдет, но, увы, это будет не во вторник следующей недели.
Георгий Батухтин
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии