Журнал "Компьютерра" №728

Журнал Компьютерра

Измерения показали, что на этих масштабах заметного отклонения от закона Ньютона не наблюдается. Правда, эксперимент позволяет обнаружить лишь отклонения, которые по крайней мере в десятки, а на меньших расстояниях в миллионы раз сильнее самой гравитации. Но и эти результаты позволяют заметно улучшить точность предыдущих измерений.

Ученые решили не останавливаться на достигнутом. У данного метода измерений есть еще много скрытых резервов для увеличения точности. Можно снизить температуру и тепловые шумы, уменьшить вибрации, улучшить конструкцию маятника и оптики. И как знать, быть может, уже в следующей серии экспериментов Ньютону все-таки придется потесниться. ГА

Правильный посев

Лазер на свободных электронах, способный генерировать качественные

импульсы жесткого ультрафиолета с длиной волны 32 нм, впервые удалось собрать команде ученых из нескольких институтов Франции и Японии. Примененная в нем технология обещает скорое получение рентгеновских лазерных импульсов с длиной волны 2–4 нм, которые могут совершить революцию в исследованиях биологических структур.

Лазеры на свободных электронах принципиально отличаются от обычных лазеров, в которых фотоны излучаются при скачках электронов между различными энергетическими уровнями. В таких лазерах разогнанный в ускорителе почти до скорости света пучок электронов пролетает вдоль называемой ондулятором гребенки из постоянных магнитов, которые заставляют электроны лететь по волнообразной траектории и генерировать синхротронное излучение. Лазер на свободных электронах - сооружение солидное, длина одного только ондулятора около девяти метров, не говоря уже об ускорителе и прочем оборудовании. В принципе, частота излучения определяется лишь скоростью пучка и параметрами гребенки, однако на практике из-за многочисленных технических трудностей получить от лазера на свободных электронах хорошее когерентное излучение с короткой длиной волны очень трудно.

В новом лазере ученые решили использовать затравочный импульс света, согласованный с движением электронов, так, чтобы лучше "организовать" их синхротронное излучение и к тому же вдвое сократить длину ондулятора. Для этого импульсы инфракрасного титано-сапфирового лазера с длиной волны 800 нм фокусировались в кювету с ксеноном, где благодаря нелинейным эффектам генерировался набор нечетных гармоник основной частоты. После формирования пространственно-временной структуры пучка в сложной оптической системе лазерный импульс попадал вместе с электронами в двухсекционный ондулятор, настроенный на длину волны пятой гармоники - 160 нм.

Ондулятор был изготовлен так, что в нем "посеянные" гармоники эффективно усиливались, причем не только на основной частоте ондулятора, но и на ее гармониках вплоть до пятой. Таким способом удалось получить умножение частоты до 25 раз и импульсы с длинами волн 53 и 32 нм.

Новый лазер способен выдавать качественные импульсы длительностью от десятков до сотен фемтосекунд, которые в десять миллиардов раз ярче обычных синхротронных источников излучения. Ученые уже пробовали в роли затравочного ультрафиолетовый лазер, а к концу года рассчитывают довести длину волны затравочных импульсов до 50–60 нм. А это уже позволяет получить лазерные импульсы в диапазоне мягкого рентгена, которые остро необходимы для изучения биологических объектов. ГА

Запутанная память

Новый удивительный трюк с запоминанием квантового состояния одного-единственного фотона сразу в двух местах удалось проделать физикам из Калифорнийского технологического института. Такая квантовая память может пригодиться для защищенных каналов передачи информации и оптических реализаций квантовых вычислителей.

Авторы интерпретируют свое устройство как память для "запутанных" квантовых состояний. Она действительно была бы очень полезна, поскольку запутанные состояния частиц, в которых манипуляции с одной частицей немедленно сказываются на другой, где бы та ни находилась, являются основой квантовых вычислений. Именно запутанность квантовых состояний позволяет сразу распараллелить вычисления, что и обещает пока гипотетическим квантовым компьютерам небывалую мощь

Как правило, под запутанными понимаются состояния двух или большего количества различных частиц. Тут же только один фотон, который полупрозрачным зеркалом посылается сразу по двум путям интерферометра.

Квантовые частицы, как известно, умеют находиться с определенной вероятностью одновременно в нескольких местах. Такую ситуацию можно интерпретировать как запутанность фотона с самим собой, поскольку регистрация его в одном из "плеч" разрушит интерференцию и сообщит наблюдателю, что в другом "плече" его точно нет. Но все же подобный способ не совсем то, что требуется для большинства квантовых вычислений, хотя можно и простить авторам их лукавство.

В экспериментах используется разработанная несколько лет назад техника замедления и запоминания света в облаке холодных атомов цезия. Для этого облако подсвечивается дополнительным лазером, после выключения которого квантовое состояние замедленного фотона как в голограмме "запоминается" в квантовых состояниях атомов газа. Если вспомогательный лазер снова включить спустя заданный промежуток времени, то "замороженный" в атомах фотон вновь сможет покинуть облако.

Приблизительно то же самое было проделано и на сей раз, только фотон пролетал в облаке сразу по двум путям интерферометра, которые отстояли друг от друга на расстоянии нескольких миллиметров. Впрочем, если бы использовали не одно, а два облака, разнесенных на приличное расстояние, ничего бы принципиально не изменилось. После того как включался вспомогательный лазер и запомненный сразу в двух местах фотон покидал облако и попадал в смеситель, ученые, внося фазовый сдвиг в один из путей, благополучно наблюдали квантовую интерференцию фотона с самим собой. А это значит, что его нежное квантовое состояние удалось сохранить сразу в двух разных местах в течение нескольких микросекунд.

Теперь в планах ученых попробовать поработать с еще более холодным газом, доведенным до состояния квантового конденсата Бозе-Эйнштейна, чтобы убедиться, что и в двух облаках эффект сохраняется. ГА

Новости подготовили

Галактион Андреев

Александр Бумагин

Егор Васильев

Владимир Головинов

Евгений Гордеев

Евгений Золотов

Виктор Ивановский

Сергей Кириенко

Денис Коновальчик

Игорь Куксов

Максим Мусин

Павел Протасов

Иван Прохоров

Дмитрий Шабанов

НОВОСТИ: И грянул гром

Автор: Киви Берд

Министр внутренних дел Нидерландов Гуусъе тер Хорст (Guusje ter Horst) проинформировала парламент страны о серьезной компрометации защиты в бесконтактных смарт-картах Mifare. Вообще говоря, обсуждение сугубо технических проблем редко выносится на столь высокий уровень. Однако этот случай стоит особняком. Скомпрометированные карты Mifare Classic не только лежат в основе общенациональной системы оплаты общественного транспорта OV-chipkaart стоимостью 2 млрд. евро, но и используются в качестве пропусков примерно на двух миллионах автоматизированных пунктов контроля доступа в правительственных учреждениях и компаниях Голландии.

Аналогичная ситуация характерна и для многих других стран: количество проданных в мире карт Mifare Classic измеряется миллиардами, а серьезных конкурентов у них считай что нет. Однако в Нидерландах восприняли давно назревавшую проблему особенно болезненно, поскольку изготовителем карт Mifare является корпорация NXP Semiconductors, в свое время отпочковавшаяся от голландского хайтек-гиганта Philips.

Суть дела вкратце такова. Профессор Барт Якобс (Bart Jacobs), работающий в университете Radboud города Неймеген (Nijmegen), вместе с группой аспирантов и студентов регулярно обращается к вопросу безопасности RFID-технологий и карт Mifare в частности. Эта группа уже демонстрировала неудовлетворительную защиту проездных OV-chipkaart, однако теперь исследователи нашли способ быстрого и сравнительно дешевого клонирования не только проездных билетов, защищенных криптографией, но и пропусков на охраняемые объекты. Дабы не ходить далеко, было показано, как можно с нескольких метров считать информацию, содержащуюся на карточках-пропусках студентов и преподавателей университета, а затем изготовить на основе этих данных сколько угодно поддельных пропусков-клонов…