Миф о человеке-невидимке может стать реальностью. В лаборатории "Сверхпроводящие метаматериалы" НИТУ МИСиС несколько лет разрабатывают теорию абсолютной невидимости и уже создали самый большой в мире "невидимый" кубит для квантового компьютера.
Мечта о шапке-невидимке
Столетиями человек мечтал о возможности оставаться незамеченным. Отсюда — многочисленные сказки и фантастические романы о шапках-невидимках или волшебных эликсирах. В природе подобных вещей не существует. Однако современные технологии позволяют создавать искусственные материалы, обладающие необычными свойствами.
В военной сфере уже применяют особые покрытия, делающие самолеты и корабли незаметными для радиолокационных приборов, а также специальные ткани для маскировки техники и личного состава. Это — так называемые стелс-технологии (от английского stealth — невидимый), основанные на свойствах материалов поглощать или рассеивать электромагнитные волны определенной длины.
Английский писатель Герберт Уэллс в романе "Человек-невидимка", написанном в 1897-м, объяснял этот принцип так: "Тела либо поглощают свет, либо отражают, либо преломляют его, или все вместе. Если тело не отражает, не преломляет и не поглощает свет, то оно не может быть видимо само по себе".
Сказанное справедливо не только для световых волн, но и для других видов излучения. Однако проблема в том, что во всех этих случаях объект невидим только с одной стороны, а с другой — оставляет за собой волновую тень, по которой его можно идентифицировать. Кроме того, стелс-технологии работают, как правило, в очень узком диапазоне длин волн.
В лаборатории "Сверхпроводящие метаматериалы" НИТУ МИСиС уже несколько лет занимаются созданием "абсолютно невидимых" объектов. Правда, речь пока не о кораблях и самолетах, а о вещах поскромнее — элементах квантовых компьютеров и сенсорах, которые, если поместить их в среду, не нарушают ее параметры.
"Волшебные" метаматериалы
Чтобы получить особые свойства, не встречающиеся в природе, — например, отрицательный коэффициент преломления света или сверхсильную локализацию полей — ученые разрабатывают метаматериалы. Приставка "мета-" переводится с греческого как "вне", "за пределами".
Как правило, они обладают периодической структурой, искусственно созданной путем внедрения в исходный природный материал наночастиц различного размера и геометрической формы — метаатомов. Занимая, подобно атомам кристаллической решетки природных веществ, определенные положения в структуре метаматериала, они модифицируют его свойства.
Метаатомы позволяют волнам просто огибать объекты, на которые нанесены метаматериалы. И эти объекты становятся невидимыми для электромагнитного излучения. С помощью метаматериалов с отрицательным показателем преломления можно создать линзы, преодолевающие дифракционный предел разрешения обычной оптики.
Кроме того, существуют сверхпроводящие метаматериалы. Если их охладить до сверхнизких температур и поместить в вакуум, можно добиться квантовых эффектов. В этом случае метаатом будет выполнять роль кубита — главного элемента квантового компьютера.
Ставьте лайки и подписывайтесь на наш канал!
Подписывайтесь на наши группы: