Более полувека ученые предполагали существование особого явления в квантовой механике, которое получило название временного отражения. В отличие от обычных отражений света или звука, когда волна меняет направление при столкновении с препятствием, временное отражение возникает совершенно иначе. Оно происходит, когда меняются свойства всей среды, в которой распространяется электромагнитная волна. При этом часть волны разворачивается, а её частота трансформируется в другую.
До недавнего времени наблюдать это явление в реальности казалось невозможным задачей. Требовалось одновременно изменить свойства всего электромагнитного поля, что потребовало бы колоссального количества энергии. Однако исследователям из Научно-исследовательского центра передовых наук при аспирантуре Городского университета Нью-Йорка удалось найти решение. Как сообщает Popular Mechanics, специалисты смогли впервые зафиксировать временные отражения в лабораторных условиях.
Ученые использовали полоску металла с электронными переключателями, подключенными к резервуарным конденсаторам. Это позволило им в нужный момент включать переключатели, удваивая импеданс вдоль всей полосы. Внезапное изменение характеристик среды заставило сигналы нести с собой копию, развернутую во времени. Результаты эксперимента были опубликованы в журнале Nature Physics, подтверждая теорию, которой уже более пятидесяти лет.
Временное отражение ведет себя совершенно не так, как обычное. Если бы человек смотрел в зеркало времени, он увидел бы не своё лицо, а спину, поскольку последняя часть сигнала отражается первой. С точки зрения звука это было бы похоже на перемотку кассеты назад — быстро и высоким тоном. Изменение частоты выглядело бы как внезапная смена цветов, например, когда красный превращается в зеленый. Именно эта противоречивая природа явления делала его изучение столь сложным.
Главный вопрос заключается в практической пользе открытия. Более точный контроль над электромагнитными волнами может существенно улучшить беспроводную связь и даже привести к созданию энергоэффективных компьютеров, работающих на основе волн. Понимание всех аспектов поведения электромагнитного излучения, как в прямом, так и в обратном направлении, открывает новые горизонты для технологий будущего.