“Остановка света! На очереди – время! Основы физики рушатся!” Примерно под такими заголовками стали появляться во многих СМИ материалы об эксперименте американских ученых. Отличную кампанию развернули их “пиарщики”. “Остановка” света! Знаете, что это такое? То, чего не может быть. Тогда что же произошло в январе 2001 года сразу в двух лабораториях – Гарвард-Смитсон Центра астрофизики и Гарвардского университета? И чем это грозит науке?

Как заявили американцы, возможно и создание квантовых компьютеров, и остановка времени. Хотя уж они-то прекрасно осведомлены, что если над первым в мире вовсю идет работа, то второе находится по ту сторону пропасти, имя которой – невозможное.

Чтобы отделить науку от фантастики, мы обратились к известному казанскому ученому, заведующему лабораторией нелинейной оптики Казанского физико-технического института КНЦ РАН, профессору кафедры оптики и спектроскопии КГУ Виталию САМАРЦЕВУ.

– У меня в руках распечатка сообщения о “фантастическом открытии американских ученых”, которое я обнаружила на одном из сайтов в Интернете. Читаю: “Проходя через некоторые материалы, такие как стекло, вода и другие, он (свет) слегка замедляется… Они (ученые) устроили лучу лазера ловушку в газовой камере. Охлажденные пары рубидия смогли не только остановить свет, но и удержать его неподвижно. Следующим лучом они смогли расконсервировать застывший свет”…

– На днях мои студенты принесли газетную статью на эту тему. Я смеялся вместе с группой. Как только не пишут, вплоть до того, что свет заморозили! Но главное, неправильно преподносится суть эксперимента. Остановка света – рекламный трюк. Свет существует только в движении. У фотона нет массы, его нельзя остановить – он исчезнет! Если такое действительно возможно, а я в это не верю, ошибочными бы оказались основные законы физики.

– Но что же тогда случилось в двух американских лабораториях?

– Сначала оговорюсь: условия экспериментов отличались друг от друга, и, думаю, в публицистической статье нет необходимости точно и досконально описывать их. Вы знаете, свет распространяется с огромной скоростью – 297 тысяч километров в секунду. Ее можно снизить, пропуская луч сквозь некоторые среды. Что сделали исследователи? Они воздействовали на пары атомарного рубидия в одном случае и натрия в другом, находившиеся в специальных кюветах, сильным лазерным полем. Пропущенный одновременно с этим через них импульс света замедлился. Когда поле отключили, создалось впечатление, как будто он остановился. Все это, однако, иллюзия. Случилось же вот что: свет сохранился в виде оптической информации.

Квантовые компьютеры будут работать как раз на основе этой оптической информации, записывая и считывая ее. Результаты экспериментов по “остановке” света позволяют сконструировать входное и выходное устройства компьютера, при помощи которых осуществляется переход из нашего макромира в микромир. Так что опыт поставили, безусловно, важный, но он не соответствует тому, как его подали.

– Вы сказали о квантовых компьютерах, и многие читатели, наверно, представили огромные счетные машины наподобие ЭВМ 60-х годов, но очень мощные. Опишите, как они будут выглядеть и функционировать.

– Они действительно смогут решать сверхсложные задачи с феноменальной скоростью. Расшифровку информации, на которую обычному компьютеру потребуется 1000 лет, он завершит за месяц! Но по размерам суперкомпьютер будет очень маленький, к этому стремится вся техника. Вообразите полупроводник размером в один сантиметр. В него с помощью специального метода внедрены 100 связанных между собой атомов фосфора. Каждый атом – это ячейка памяти компьютера, а единица его информации, бит, называется кубитом. Можно сказать, что квантовый компьютер представляет собой чип, который будут устанавливать в удобное для человека устройство.

– Сотворят ли наши ученые что-нибудь, что станет ключом к будущим технологиям? И в каких областях можно ожидать прорыва?

– Направление квантовых компьютеров в России курирует академик Камиль Ахметович Валиев. В американском проекте участвовал и наш молодой ученый – Дмитрий Лукин. Вообще-то, все довольно сложно. Вот смотрите, недавно Жорес Иванович Алферов получил Нобелевскую премию за “развитие полупроводниковых гетероструктур”. Но ведь исследования он провел не сейчас. Основная база – еще из советских времен. Хотя, конечно, награда – повод для гордости всей нашей физики, но сколько случаев, когда за рубежом российских ученых не замечают! К работам присматриваются, и очень внимательно, а признанием важные открытия обходят. Одновременно часть их проектов засекречена. Мы можем только предполагать, что происходит в некоторых направлениях, зачастую самых значимых. Если говорить о физике в целом, интересных разработок, определяющих контуры будущего, можно ожидать в области биофизики, в частности физики нейронных сетей, квантовых компьютеров, квантовой оптики. Разумеется, я говорю о том, в чем разбираюсь, и не исключаю успехи в других областях.

Возвращаясь к исследованиям американцев, добавлю, что аналогичные работы, и теоретические и практические, ведутся с конца 80-х годов в лаборатории нелинейной оптики Казанского физико-технического института КНЦ РАН. Мы “останавливаем” свет, но не в газах, а в твердых телах.

– Виталий Владимирович, в вашей лаборатории осуществляется не менее интересный проект по созданию процессора, работающего по законам головного мозга. Что это?

– Человеческий мозг состоит из нейронов, связанных между собой в виде определенной сети. Каждый из нейронов представляет собой маленький элементарный компьютер, выполняющий простейшие операции, в основном сравнения. Очень заманчиво воссоздать то, что сотворила природа. Первый орешек мы разгрызли – научились записывать информацию в кристалле и сохранять ее в течение длительного времени. Объемное изображение – голограмма, например, книжной страницы – умещается на одном микроне! Кристалл размером с кубический дециметр будет содержать информацию из всех книг знаменитой Ленинской библиотеки. Когда мы создадим всю сеть, возникнет запоминающее устройство – искусственная память!

– Вы помимо всего прочего еще переводите зарубежные учебники. У нас нет своих?

– Если американцы Мандель и Вольф написали один из лучших учебников по оптике, который называется “Оптическая когерентность и квантовая оптика”, то почему по нему не преподавать в России? Я вместе с нашими молодыми сотрудниками, среди которых мой ученик Алексей Калачев, перевел ее, и недавно она вышла в свет. Этой книги даже в Москве не было. А я могу вам точно сказать: по ней студенты десятки лет будут заниматься. Сейчас мы готовим важную книгу, написанную только что Скалли и Зубайри.

– Вернемся к разговору о некорректном отношении зарубежных ученых к нашим. Вы упомянули лазерное охлаждение, и я вспомнила ситуацию, произошедшую четыре года назад с физиком Владиленом Летоховым. Если не ошибаюсь, он был достоин Нобелевской премии, которая досталась американцам.

– Летохов экспериментально показал, каким образом можно охладить газ до температур, близких к абсолютному нулю. Американские исследователи улучшили методику. За это им и была присуждена Нобелевская премия, но при этом наш соотечественник был забыт.

– Где применяется лазерное охлаждение?

– Лазерное охлаждение твердых тел важно, например, для получения на искусственных спутниках Земли низких температур без использования криогенных жидкостей. Многие приборы успешно работают лишь при низких температурах, но доставить в космос тяжелые баллоны с жидким гелием или азотом – весьма трудоемкая задача. Она может быть решена при помощи миниатюрного полупроводникового лазера. Уже сейчас удается охладить твердые тела до температуры жидкого азота. Размеры такого лазерного рефрижератора не превышают размеров человеческой ладони.

– Несмотря на то, что не хватает денег, оборудования, отечественная наука решает основополагающие задачи. Как вы думаете, она достигнет такого же подъема, как в свои лучшие времена?

– В оптике у нас отставание по сравнению с Америкой – 8 лет, и оно сокращается. Я не осуждаю тех, кто уезжает, здесь трудно. Остается в основном старшее поколение. Остаются те, кто понимает, что нельзя покидать людей, среди которых вырос. Быть патриотом в Америке, когда страна сильна, легко – повесил флаг над домиком, и все. А когда ничего нет, когда все разваливается – это служение, высокая внутренняя, душевная себестоимость подобных исследований – найти силы и остаться. Мы последние бастионы, но прочности нам не занимать. Просто каждый должен делать не где-то там, далеко, а в своем городе, делать то, на что он способен. Когда наладится в стране – и отечественная наука воспрянет. Свой зенит она не прошла.

– Давайте ненадолго оторвемся от действительности и немного помечтаем, хотя я понимаю, что ученые не очень любят отдаленные фантазии. Возьмем промежуток времени, скажем, 50 лет. Что нового появится в мире?

– Исследователь всегда должен поглядывать вперед. Взять хотя бы процессоры, или квантовые компьютеры – вы застанете время, когда они будут завершены. В каждом офисе они еще не появятся, но решением самых трудных задач уже будут заняты. Вместо привычных проводов повсюду установят световоды. Уже сейчас по дну Черного моря прокладывают оптико-волоконную связь. Металл постепенно станет вытесняться из техники. Природные ресурсы почти исчерпаются. Придется искать новые виды топлива. Миниатюрные и безопасные ядерные установки перестанут казаться чем-то невозможным и станут привычными. Дальний космос станет доступнее, и человек выйдет за пределы земной орбиты. Одновременно обострится соперничество крупных государств и политика невмешательства остальных. В противостояние Россия – США уверенно включится Китай, который займет позиции, подобные СССР, но в новой холодной войне. Это видно уже сейчас по ситуации с американским самолетом. У России своя задача – выстоять.

Юлия ФАЙЗРАХМАНОВА.