Журнал "Компьютерра" N737 - Журнал Компьютерра

Пульсаром обычно называют сильно намагниченную и быстро вращающуюся нейтронную звезду, которая излучает в пространство узкий пучок оптического, рентгеновского, радио- и гамма-излучения. Если этот пучок, как прожектор, периодически освещает Землю, наши телескопы регистрируют импульсы, период которых у разных пульсаров лежит в диапазоне от полутора миллисекунд до восьми с половиной секунд. Нейтронная звезда — очень плотный и стабильный объект, поэтому интервал между импульсами сохраняется с очень высокой точностью, сравнимой с точностью лучших атомных часов. И хотя теория излучения пульсаров развивается уже более сорока лет, в ней еще много белых пятен.

В настоящее время известны сотни пульсаров, часть которых входит в состав двойных звездных систем. В этом нет ничего необычного. Однако полтора года наблюдений за импульсами нашего пульсара, период которых составляет 2,15 мс, позволило сделать вывод, что его орбита сильно вытянута, а звезда-компаньон похожа на наше Солнце. Вот это уже очень странно, поскольку у всех отрытых до сих пор пульсаров с периодом менее 10 мс в напарниках ходит белый карлик, а орбита представляет собой почти идеальный круг. Кроме того, у нашего пульсара необычайно большая масса, в 1,74 раза больше солнечной.

До сих пор астрономы считали, что правильные миллисекундные пульсары образуются из двойных звездных систем. Они должны включать одну большую звезду, масса которой по крайней мере в восемь раз больше солнечной, и вторую — поменьше, похожую на Солнце. В процессе эволюции большая звезда взрывается как сверхновая, оставляя после себя нейтронную звезду с периодом вращения более 10 мс и отбрасывая свою "напарницу" на сильно вытянутую орбиту. Та постепенно становится раздутым красным гигантом, и нейтронная звезда начинает потихоньку "засасывать" ее вещество.

Этот процесс ускоряет вращение нейтронной звезды и превращает орбиту пары в почти идеальный круг. Процесс останавливается, когда красный гигант становится белым карликом, а нейтронная звезда раскручивается до периода в несколько миллисекунд.

Однако наш пульсар не вписывается в этот сценарий. Сначала ученые предположили, что эта двойная система просто слишком молода и перетягивание вещества с раскруткой нейтронной звезды еще не закончились. Однако наблюдения за ее периодом показали, что пульсар имеет весьма почтенный возраст.

Вторая гипотеза предполагала, что пульсар сначала сформировался обычным образом, но в шаровидном звездном кластере со сравнительно высокой плотностью звезд. Потом гравитационные коллизии выкинули нейтронную звезду из кластера, а далее она встретилась с молодой звездой вроде Солнца, которая и захватила ее. И все бы с этой гипотезой было отлично, вот только нет поблизости подходящего звездного кластера.

Третья гипотеза представляется самой правдоподобной. Она предполагает, что пульсар родился в составе тройной звездной системы.

Две звезды обычным образом сформировали миллисекундный пульсар. А третья, самая удаленная, оставалась на сильно вытянутой орбите. Потом нейтронная звезда каким-то образом поглотила белый карлик, вот и осталось то, что мы сейчас наблюдаем. Разумеется, этот сценарий надо бы просчитать на компьютере. Да и не очень понятно, почему третья звезда остановилась в своей эволюции.

Впрочем, теоретики не унывают и готовы придумывать новые гипотезы, лучше прежних. А пока ученые решили продолжить наблюдения в надежде отыскать рядом с пульсаром третий объект, как раз, быть может, тот самый недостающий белый карлик, оставшийся целым и невредимым. Для этого, согласно оценкам, подойдет один из крупных наземных оптических телескопов вроде Gemini или VLT. ГА

Простой способ сортировки углеродных нанотрубок по длине предложили ученые из Национального института стандартов США.

В большинстве популярных технологий производства углеродных нанотрубок на выходе, как правило, получается жуткая смесь из нанотрубок разных размеров, остатков сажи, комков углерода, частичек металлического катализатора и прочего наномусора. Причем длина нанотрубок может колебаться от нескольких десятков нанометров до сотен микрон.

Надо как-то все это сортировать. В лабораториях уже широко применяются несколько способов сортировки, основанных, например, на сильной зависимости оптических свойств нанотрубки от ее длины.

Однако ни один из них не годится для массового производства.

Теперь эта задача в первом приближении решена. Ученые института стандартов уже использовали плотную жидкость и центрифугу для сортировки нанотрубок по хиральности — степени закрученности цепочек атомов углерода вокруг оси нанотрубки. Хиральность тесно связана с плавучестью нанотрубки. Но оказалась, что плавучесть нанотрубки еще сильнее зависит от ее длины. Длинные нанотрубки движутся сквозь плотную жидкость быстрее. Поэтому было достаточно лишь слегка изменить технологию, и новый метод сортировки готов.

В пробирку кладут исходную смесь нанотрубок, заливают жидкостью и помещают в центрифугу, вращающуюся со скоростью 12 тысяч оборотов в минуту. Спустя без малого четверо суток пробирку можно достать и слить нанотрубки нужной длины из определенного места столба жидкости. Заодно отсеивается и наномусор.

Ученые уже запатентовали свой способ сортировки, годный для массового производства, и продолжают работать над дальнейшим совершенствованием технологии. ГА

Интересные результаты получила команда физиков из Шеффилдского университета в Великобритании вместе с коллегами из Бразилии. В их новых квантовых точках квантовые состояния кубитов удается приготовить удивительно быстро, свободно ими манипулировать и рекордно долго оберегать от разрушения внешним шумом.

Как известно, к физическим реализациям единиц квантовой информации — кубитам — предъявляются весьма противоречивые требования. С одной стороны, нежный кубит, закодированный, например, в виде состояния спина квантовой частицы "вверх" или "вниз", должен быть надежно изолирован от внешнего теплового шума, а с другой — он должен хорошо "перепутываться" с другими кубитами, и им должно быть легко и удобно манипулировать так, чтобы реализовать алгоритм квантовых вычислений. Эти требования поставили в тупик многие научные группы, но обходные пути, например, комбинирующие электронику и фотонику, потихоньку все же находятся.

В Шеффилде ученые изготовили квантовую точку — диск из арсенида индия-галлия диаметром 20 нм и толщиной 3 нм и поместили ее в фотодиод. Из-за малых размеров такой квантовой точки в нее надолго помещается лишь один электрон или дырка, и их спин может реализовать весьма стабильный кубит. Его начальное квантовое состояние создают подходящим лазерным импульсом, который рождает в квантовой точке пару из электрона и дырки. Одновременно с импульсом к диоду прикладывают напряжение, что заставляет электрон покинуть квантовую точку, оставляя в ней дырку со стабильной ориентацией спина. Спином можно манипулировать с помощью импульсов света с подходящей поляризацией или прикладывая внешнее магнитное поле.

Такая дырка сохраняет свое квантовое состояние необычайно долго, выдерживая до ста тысяч манипуляций.

Считывать состояние дырочного кубита в конце вычислений тоже помогает диод. Для этого квантовую точку облучают пикосекундным лазерным импульсом с круговой поляризацией. Этот импульс способен создать трион — систему из двух дырок и электрона, рождая пару из электрона и дырки в дополнение к дырке, которая уже есть в квантовой точке. Но в квантовой точке у двух дырок не может быть одинаковой ориентации спинов, поэтому трион возникает только при определенной поляризации лазера, а его появление можно обнаружить по изменению тока через диод.

В ближайших планах ученых — изучить совместное действие внешнего магнитного поля и лазерных импульсов на квантовое состояние спина дырки в квантовой точке. Анализ непростого поведения такой системы весьма интересен и с чисто научной точки зрения. ГА

Галактион Андреев

Александр Бумагин

Татьяна Василькова

Владимир Головинов

Евгений Гордеев

Кирилл Длусский

Евгений Золотов

Денис Коновальчик

Игорь Куксов

Павел Протасов

Иван Пухкал

Жанна Сандаевская

Дмитрий Шабанов

Технологии во власти

Автор: Киви Берд

Прежде чем приступить к обзору событий из области ИТ-безопасности предложим нашим читателям — разнообразия ради — испытать свою интуицию. Вот, скажем, типичная на сегодняшний день ситуация для стран с авторитарной властью.

Некий молодой человек скачивает из Интернета мануал одной известной террористической организации, изучает его, а затем по электронной почте переправляет своему коллеге. В дома обоих "читателей" тут же нагрянули спецподразделения полиции, устроили обыск и упрятали хозяев в кутузку, где и продержали несколько дней на основании "неопровержимых доказательств" преступной деятельности, добытых экспертами из мобильных телефонов и компьютеров арестованных. Вопрос же такой: что это за страна?