Не довольствуясь маскировкой объектов в пространстве, физики придумали новый способ сокрытия событий во времени. Исследование включает в себя создание серии временных провалов в потоке данных - «перфорация времени» - на оптических частотах в гигагерц с использованием коммерчески доступного оборудования, и может привести к приложениям в области телекоммуникаций и вычислений, включающие скрытие или разделение информации.
Плащи-невидимки - устройства пространственной невидимости, делают из искусственных «метаматериалов», искривляющие световые волны вокруг скрываемого объекта, как если бы ни объекта, ни плаща не было - так же, как поток воды обтекает валун. Было построено и успешно продемонстрированы множество таких устройств, и теперь физики обратили свое внимание на «временные плащи», которые скрывают события, в течение определенного периода времени.
Замедление и ускорение
Основная идея в том, чтобы взять часть бегущей волны, ускорить переднюю половину и в то же время замедлить заднюю половину, чем создается разрыв во времени в определенной точке пространства, когда волны нет. Последующим замедлением передней и ускорением задней части волны, любое событие, происходящее в течение этого временного разрыва будет невидимым для человека, принимающего волну - волна приходит как неискаженный сигнал постоянной интенсивности без следов события.
В 2012 году Александр Гаэта (Alexander Gaeta) и коллеги из Корнельского университета в США сообщили, что ими построен первый в мире временной плащ. Они сделали это, пропуская луч инфракрасного света через «временные линзы», которые изменяют цвет света как функцию времени - эффект в том, чтобы сделать очень резким переход в волне с голубого на красный. Затем они пропускали этот свет через оптическое волокно, по которому свет различных длин волн движется с разной скоростью, чтобы ввести временной разрыв между (быстрым) синим и (медленным) красным светом, в границах которого события могут быть скрыты. Чтобы восстановить равномерность волны и таким образом скрыть свидетельства в пользу такого отставания, свет затем пропускали через второе волокно, которое замедляло синий и ускоряло красный свет, а затем через вторую, противоположную временную линзу.
Линзирование времени
Корнелльские исследователи показали, что сигнал, связанный с импульсом света от второго лазера и сгенерированный во временном провале был уменьшен в 10 раз, демонстрируя тем самым, что их устройство действительно может скрывать события. Однако, они были в состоянии сделать это только на частотах до десятков килогерц, что намного ниже гигагерцовых частот типичной широкополосной передачи данных на сегодняшний день. По словам Джозефа Люкенса (Joseph Lukens) из Университета Пердью в США, ограничивающим фактором является очень высокая скорость, с которой временные линзы должны срабатывать и, если падающая волна является реальной, то необходимо почти мгновенное изменение частоты.
В последней работе, Люкенс и его коллеги из университета Пердью Андрей Вайнер (Andrew Weiner) и Даниэль Лиэйрд (Daniel Leaird) преодолели эту проблему, использовав временную версию явления, известного как эффект Талбота (Talbot). Эффект впервые наблюдался в 1836 году и состоит в том, что изображение периодического объекта, освещенного плоской монохроматической волной, самовоспроизводится на некотором расстоянии от объекта без помощи каких-либо оптических систем. Возникновение изображения затем периодически повторяется - саморепродуцируется вдоль пути распространения фронта волн. Это обусловлено интерференцией всех компонентов дифрагировавшей волны. Временная версия, используемая группой из университета Пердью, предполагает отправку луча инфракрасного света через «временную» дифракционную фазовую решетку, а затем полученный свет направляется по оптическому волокну, чтобы диспергировать его. Люкенс объясняет, что различные частоты «движутся сквозь друг друга» и что их интерференция создает пробелы во времени. Важно отметить, что не требуется резкого изменения частоты в падающей волне. «Тяжелая работа сделана эффектом Талбота, а не путем построения экзотических временных линз», добавляет он.
Пропавшие моменты
Использованием обычных фазовых модуляторов и одного непрерывного лазера, Люкенс и сотрудники могут производить провалы времени при частотах свыше 10 гигабит в секунду, правда, длина каждого разрыва была немного короче, чем у Конельской группы (36 в отличие от 50 пикосекунд (10
-12
сек)). Люкенс предполагает, что в будущем военные могли бы использовать эту технологию для предотвращения перехвата секретных сообщений. Идея в том, что перехватчикам будут неведомы какие-либо данные, передаваемые во временных провалах. Более реалистично, говорит он, это может быть использовано, чтобы избежать конфликтов между различными сигналами в оптической системе маршрутизации или для обеспечения эшелонирования между различными каналами с высокой пропускной способностью в коммуникациях Интернета.
Следующим крупным препятствием для исследователей устройств невидимости будет «пространственно-временной плащ», который объединит пространственные и временные возможности в одном устройстве. Такое устройство позволит остаться незамеченным событиям, происходящим в определенном объеме пространства и в течение определенного интервала времени, что может позволить (теоретически) грабителям банков оставаться скрытыми от глаз, пока они удаляют содержимое сейфов, даже если они находятся под постоянным видеонаблюдением. Однако, на самом деле построение пространственно-временного плаща будет «очень сложным», по мнению Люкенса, и он «не видит, что это произойдет в ближайшее время».
Мартин Макколл (Martin McCall) из Имперского колледжа в Лондоне, группа которого выдвинула концепцию пространственно-временного плаща в 2011 году, соглашается с Люкенсом. Ссылаясь на возможности для использования в оптических системах маршрутизации, он говорит, что последняя работа «безусловно, шаг к тому, чтобы создать реально функционирующее устройство». Он добавляет, что их «оригинальная концепция пространственно-временной маскировки вряд ли будет способствовать в конечном счете ограблению банка, но я думаю, что это открывает возможности в направлении улучшения работы сегодняшних устройств».