redox sparrow-hawk blog

ТЕХНОЛОГИИ: Невидимые во времени

Физики разрабатывают «шапку-невидимку», скрывающую не объекты в огибаемой излучением области пространства, а события во «временной дыре».

«Шапки-невидимки», скроенные из различных метаматериалов, давно доказали свою отнюдь не сказочную (хотя и весьма ограниченную) эффективность. Основной принцип их работы – заставить излучение огибать определенную область пространства таким образом, чтобы скрыть от наблюдателя расположенный там объект. Еще более необычными разработками заняты ученые из Корнелльского университета, в прошлом году объявившие о достижении «невидимости во времени», и исследователи из Университета Пердью, которые усовершенствовали эту технологию.

Для того чтобы замаскировать событие, а не объект, исследователи также манипулируют излучением, но «сдвигают» его параметры не в пространственных координатах, а по оси времени. Фотоны являются носителями информации. Свет, взаимодействующий с различными объектами и достигающий наших глаз, «сообщает» нам об их свойствах. Если свет обогнет этот объект, а потом как ни в чем ни бывало продолжит свой путь – мы не догадаемся о существовании какого-либо объекта на его пути.

Подобным же образом свет переносит информацию и о событиях: поскольку фотоны движутся с определенной скоростью, момент «освещения» события позволяет судить о времени его свершения. Если событие происходит в отсутствие частиц, способных передать о нем информацию, его невозможно будет зарегистрировать.

Другими словами, чтобы скрыть событие во времени, ученым нужно «выключить свет» на время проведения «секретных» манипуляций, а потом включить его вновь – но сделать это так, чтобы никто даже не заподозрил, что свет вообще отключался.

В первых экспериментах для этих целей использовался фемтосекундный лазер, частота излучения которого изменялась с помощью другого светового пучка (волны накачки) за счет эффекта четырехволнового взаимодействия. Импульс лазера разбивался на две половины, первая из которых претерпевала увеличение частоты, а вторая – уменьшение, поскольку на неё воздействовали волной накачки с другими параметрами. Затем импульс путешествовал через оптическое волокно, в котором излучение меньшей частоты замедлялось сильнее и «отставало» от своей «первой половины». Появлялся зазор длиной около 1 см и продолжительностью около 50 пикосекунд. В этом зазоре можно было спрятать некое событие, а затем восстановить исходную форму луча с помощью обратных манипуляций.

В новом эксперименте ученые провернули аналогичный трюк с помощью фазового модулятора, который обычно используется для кодирования данных при оптоволоконной передаче. Телекоммуникационный модулятор, способный кодировать миллиард бит в секунду и потребляющий гораздо меньше энергии, чем фемтосекундный лазер, позволил каждую секунду создавать 12 700 млн «разрывов луча», в каждом из которых можно спрятать бит информации. Таким образом можно скрыть от постороннего наблюдателя, отправляющего зондирующий луч, до 46% телекоммуникационной передачи, а при использовании более совершенного (и дорогого) фазового модулятора – до 90% информации.