Журнал «Компьютерра» № 24 от 28 июня 2005 года
Шрифт:
Как отмечает убеленный сединами мистер Хилл, он не склонен преувеличивать свою победу. «Да выиграй я хоть трижды, технология SMS все равно является большим прорывом», – замечает он. И все же, кто знает, не заставит ли результат нынешней схватки задуматься производителей сотовых телефонов о том, чтобы порадовать пользователей преклонного возраста серией аппаратов со старым добрым ключом Морзе? – Д.К.
Ученые из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли пролили еще немного света на физику квантовых точек. Одна из загадок, связанных
Использование квантовых точек – нановключений из сотен или тысяч атомов одного полупроводника в другом – одна из молодых и наиболее перспективных полупроводниковых технологий. Квантовые точки позволяют изготовлять разнообразные полупроводниковые устройства – от небывало эффективных свето– и фотодиодов до кубитов для квантовых компьютеров и систем квантовой криптографии. Однако прогресс в их применении идет медленно. Дело в том, что многие из свойств квантовых точек до сих пор не очень понятны и технологам приходится действовать методом проб и ошибок. А теоретики часто бывают бессильны, поскольку известные квантовые методы, хорошо работающие для отдельного атома или для кристаллической решетки, оказываются малопригодны, если атомов несколько сотен.
Теоретикам помог суперкомпьютер, который позволил непосредственно, что называется «из первых принципов», смоделировать поведение тысяч атомов квантовой точки. Расчеты прекрасно описали хорошо известные эффекты. Внедрение в полупроводник квантовых точек позволяет увеличить ширину его запрещенной зоны, то есть энергию, которую надо придать электрону, чтобы он сорвался с насиженного места и «влился» в электрический ток (эта характеристика определяет, например, цвет полупроводникового диода или лазера). И чем меньше размеры квантовой точки, тем больше ширина запрещенной зоны. В то же время квантовые точки заметно ослабляют диэлектрические свойства полупроводника, которые описывают влияние электронов и дырок друг на друга. Расчеты показали, что локальные диэлектрические свойства внутри квантовой точки точно такие же, как и в сплошном материале. А все изменения свойств полупроводников тесно связаны с квантовыми эффектами на поверхности квантовой точки. Ученым удалось предложить простую модель, которая хорошо описывает результаты долгих вычислений.
Теперь у инженеров и технологов есть новый мощный инструмент для расчетов, и можно надеяться, что вскоре мы сможем воспользоваться преимуществами полупроводниковых устройств, изготовленных по новой технологии. – Г.А.
Важный шаг на пути к массовому производству систем квантовой криптографии сделали в Кембриджском исследовательском центре корпорации Toshiba. На ежегодной конференции по квантовой электронике и лазерной технике в Балтиморе ученые впервые продемонстрировали фотодиод, излучающий фотоны строго по одному.
Для квантового шифрования необходимо, чтобы каждый бит передаваемой по оптическому волокну информации кодировался состоянием только одного фотона. Лишь в этом случае квантовый шифр принципиально невозможно вскрыть. Сегодня однофотонные источники получают путем многократного ослабления лазерных импульсов. Но излучение лазера и последующее поглощение львиной доли фотонов – процесс стохастический, и несмотря на все ухищрения полной гарантии, что излучился один фотон, а не два, все равно нет. Кроме того, лазерные системы дороги и требуют точной настройки. Только специально разработанный источник одиночных фотонов сможет кардинально решить проблему.
Над его созданием ученые работают уже несколько лет, но лишь сейчас удалось изготовить недорогой, функционирующий при комнатной температуре и пригодный для массового производства однофотонный излучатель. В его основе обычный фотодиод из арсенида галлия, в который добавлен слой квантовых точек – специальных кластеров из нескольких тысяч молекул арсенида индия. Квантовые точки столь малы, что ведут себя подобно обычным атомам, а это значит, что при подходящем возбуждении они излучают фотоны поштучно. Свойства диода и ток, проходящий через него, подобраны так, что электроны и дырки
в полупроводнике рекомбинируют и излучают фотоны только на квантовых точках, причем так, чтобы в каждый момент излучала только одна из них.Новый диод излучает на обычной для существующих оптических сетей длине волны 1,3 мкм и способен передавать по волокну до одного мегабита квантовой информации в секунду. Авторы уверены, что уже в ближайшие два-три года удастся наладить массовое производство дешевых однофотонных диодов. – Г.А.
Резвый старт взял новый директор NASA Майкл Гриффин (Michael Griffin), заступивший на этот пост в апреле. В течение первых двух месяцев его руководства космическое ведомство Америки испытало поистине космические перегрузки, вызванные стремлением Гриффина как можно скорее осуществить свою давнюю мечту – возвратиться на Луну и приступить к пилотируемым полетам на Марс.
Весьма символично новый курс космического агентства обозначила самая крупная кадровая перестановка, произошедшая за это время на капитанском мостике NASA. Вместо отставного адмирала Крэйга Стейдла (Craig Steidle) главой отдела космических исследований временно назначен сотрудник Джонсоновского центра Дуг Кук (Doug Cooke), долгое время возглавлявший работы по изучению Луны и Марса. Собираются в отставку также шеф по науке Эл Диаз (Al Diaz), отдавший агентству больше сорока лет, и администратор полетов Билл Ридди (Bill Readdy), чьи полномочия истекают после возобновления стартов шаттлов.
Похоже, нынешним летом космические челноки наконец-то вернутся в космос после долгой паузы, вызванной катастрофой «Колумбии» в феврале 2003 года. Намеченный на май старт был сорван из-за нескольких досадных неполадок и, вероятно, должен состояться между 13 и 31 июля. Впрочем, летать обветшавшим челнокам осталось недолго, где-то до 2010 года. Подлинной идеей-фикс нового босса стала замена морально устаревших шаттлов на челноки нового поколения под кодовым названием Crew Exploration Vehicle. Именно эти аппараты, способные принять на борт до шести членов экипажа, в дальнейшем планируется использовать для освоения Луны и Марса. Недавно стали известны имена двух финалистов гонки за получение вожделенного заказа: в намеченной на 2006 год решающей схватке проекту, представленному корпорацией Lockheed Martin, будет противостоять совместное детище компаний Northrop Grumman и Boeing. В течение ближайших трех лет в ходе упорного соревнования должна выявиться команда разработчиков, которая и получит многомиллиардный контракт на создание корабля нового поколения.
Строить громадье планов Гриффину позволяет благоприятная политическая обстановка: в то время как президент Буш выдал своему протеже карт-бланш на осуществление масштабных проектов, в Конгрессе финансовые тылы NASA неустанно защищают депутаты-республиканцы, составляющие большинство сенаторов. Недавно им удалось отстоять 200-миллионный кусок «лунно-марсианского» бюджета, который демократы предлагали пустить на «земные» цели. Желая заручиться еще более твердой поддержкой своих начинаний, NASA пошла на «стыковку» с парламентариями, устроив им 15 июня сеанс связи с находящимся на Международной космической станции астронавтом Джоном Филлипсом (John Phillips). В ходе первой в истории «орбитальной парламентской сессии» астронавт выступил перед депутатами с отчетом о проделанной работе, а также ответил на интересующие их вопросы, не забыв напомнить о том, что космос является олицетворением великой американской мечты.
Что ж, в том, что подобный пиар принесет космической программе новые дивиденды, сомневаться не приходится. Так что не исключено, что вслед за свободным Ираком нас ждет расцвет лунной и марсианской демократий. – Д.К.
Светило в центре туманности Кассиопея А оказалось не безликой нейтронной звездой, оставшейся от взрыва сверхновой (как предполагалось ранее), а редким космическим объектом – магнетаром (быстро вращающейся нейтронной звездой с очень сильным магнитным полем).