Новости › Общество › Технологию невидимости применят в компьютерах будущего

16 ноября 2010 г. (14:28)

Ученые предложили новый вариант «плаща-невидимки»- устройство, скрывающее не объекты, а события. Действия, сделанные под его прикрытием, будет невозможно засечь со стороны.

Смысл описанного в журнале Journal of Optics устройства таков: сторонний наблюдатель видит объект (то есть «плащ» не закрывает его от взора!), но пропускает совершаемое объектом действие.

Если бы разработанный учеными метод работал на крупных объектах в обычных условиях, он стал бы идеальным для преступников: охранник банка видел бы только человека, который стоит у сейфа, но не заметил бы того, как грабитель открыл сейф и взял из него деньги. Военные смогли бы замаскировать выстрел из танка: танк виден, а вот выстрел- нет.

Плащи-невидимки

Следует отметить, что «плащи-невидимки» уже давно не фантастика- по крайней мере, если говорить об устройстве, способном хотя бы под определенным углом и для определенного вида излучения сделать объект невидимым. Причем это не только малозаметные для радаров самолеты, но и специальные материалы, которые позволяют спрятать что-то от наблюдателя в видимом или, на худой конец, инфракрасном излучении.

Человек-невидимка появился в произведении Герберта Уэллса, одного из основателей жанра научной фантастики. А самый известный костюм, создающий эффект почти полной невидимости, носил Хищник из одноименной книги и фильма. Еще из известных произведений можно вспомнить Ghost in the Shell - где был «термооптический камуфляж».
Человек-невидимка появился в произведении Герберта Уэллса, одного из основателей жанра научной фантастики. А самый известный костюм, создающий эффект почти полной невидимости, носил Хищник из одноименной книги и фильма. Еще из известных произведений можно вспомнить Ghost in the Shell - где был «термооптический камуфляж».

Идея невидимости проста- свет, идущий от объекта, должен быть точно таким же, как если бы в этом месте ничего не было. Самое тривиальное решение заключается в том, чтобы объект стал прозрачным, причем желательно с тем же коэффициентом преломления, что и окружающая его среда, тогда на боковых поверхностях не будут образовываться блики, а лучи света не будут отклоняться в сторону (линза прозрачна, но ее легко заметить).

Прозрачность или тем более окраска под цвет фона (иногда с оперативной «перекраской», как это делают хамелеоны и некоторые рыбы)- метод действенный, но есть и иной, пока что экспериментальный и работающий в очень небольшом числе случаев: восстановить световые волны, отразившиеся или прошедшие сквозь объект.

Здания сделают невидимыми для землетрясений Физики разработали метод, позволяющий защитить здания от землетрясений, а буровые платформы в море - от цунами. Метод основан на том, что защищаемый объект делается как бы невидимым для волн и колебаний. Способ также позволяет скрывать произвольные объекты от наблюдения при помощи электромагнитных волн, правда с целым рядом ограничений.

Так называемые метаматериалы, поверхность которых упорядочена на микроскопическом уровне и представляет собой, к примеру, «лес» из отдельных столбиков с выверенным до нанометров расстоянием между ними, с подобной задачей вполне успешно справляются. Правда, при соблюдении некоторых условий- например, при определенном угле наблюдения, или когда свет монохроматичен (строго красный или строго зеленый, такой свет обычно дают лазеры).

Устройство, прячущее события вместо объектов, тоже работает за счет манипуляции с лучами света, перестраивая их определенным образом, но уже не в пространстве, а во времени.

От идеи к практике

На практике «плащ-невидимка для событий» (или «пространственно-временной плащ-невидимка», как говорят сами ученые- spacetime cloak) пока не реализован. Но общая схема, подтвержденная расчетами, уже есть.

Известно, что мощный луч света (такая мощность достигается лишь в лазерах) начинает сам менять свойства той среды, через которую проходит. Лазерное излучение может приводить к повышению оптической плотности вещества, замедляя в нем распространение света. В результате другие световые сигналы будут в том же материале распространяться несколько медленнее.

А раз можно произвольно менять скорость света в веществе, то можно сделать и следующий шаг: включив мощный лазер, часть сигналов в оптоволоконном кабеле (именно его выбрали в качестве экспериментального материала) удастся затормозить, а потом слегка «разогнать»- в результате чего они все равно придут вовремя.

Скорость света Скорость света в вакууме- постоянна и равна (точно) 299 792 458 метров в секунду. Ее нельзя никак поменять, в отличие от скорости света в веществе, которая всегда меньше в n раз. Величина n- это коэффициент преломления, именно разница в скорости света обуславливает отклонение лучей в линзах и прочих стеклянных предметах.

Притормозив свет и снова ускорив его, можно получить некоторый промежуток, в котором любое действие пройдет незамеченным.

В случае с оптоволокном, например, таким незаметным действием может стать прохождение через него каких-либо иных сигналов. Авторы статьи уже предложили использовать подобный эффект в будущих оптических компьютерах. За счет «сокрытия во времени» отдельных событий можно будет, не прерывая передачу данных по световоду, выкроить время на какую-то срочную операцию.

Замедление скорости света для ускорения обработки данных уже предлагала другая исследовательская группа, и именно оптические компьютеры могут стать той областью, где манипуляции с важнейшей оптической характеристикой вещества найдут себе применение в первую очередь.