Французские ученые осуществили «в железе» эксперимент, который известный американский физик Джон Уилер (John Wheeler) почти три десятилетия назад придумал в качестве мысленного опыта. Эта работа вновь подтвердила, что никакие ухищрения не помогут обойти законы квантовой механики.
Уилер предложил изменить схему проведения знаменитого интерференционного эксперимента, который впервые поставил английский физик Томас Юнг еще в начале XIX века. В его стандартном варианте свет от точечного источника падает на непрозрачную стену с двумя щелями и рисует на расположенном за нею экране интерференционную картину. Причем интерференция возникает лишь в том случае, если открыты обе щели. В классической физике интерференция рассматривается как свидетельство волновой природы света. Согласно же квантовой механике, свет переносят частицы с волновыми свойствами, поэтому с ее точки зрения природа этого эффекта гораздо глубже. Если бы фотоны были только частицами и ничем иным, освещенность экрана при обеих открытых щелях была бы просто суммой освещенностей, возникающих при открывании каждой из щелей по отдельности. Иначе говоря, в этом случае экран выглядел бы светлее. Однако в действительности на нем появляются светлые и темные участки интерференционной картины.
Но самое интересное в другом. Можно предположить, что такая интерференция возникает только в результате падения на экран множества фотонов, каждый из которых проходит или только через первую щель, или только через вторую. В этом случае фотоны при движении вели бы себя как обычные частицы и только при попадании на экран взаимодействовали друг с другом как волны. Однако эта гипотеза безоговорочно опровергнута экспериментом. Физики давно научились изготовлять источники единичных фотонов, следующих друг за другом через бо,льшие промежутки времени, нежели те, что требуются свету для прохождения дистанции между излучателем и экраном. Тем не менее результат от этого не меняется: при одной открытой щели интерференции нет, при двух — есть. Это и означает, что каждый фотон — не только частица, но и волна, проходящая через обе открытые щели.
С помощью двухщелевого эксперимента квантовую природу фотонов можно продемонстрировать даже эффектнее. Пусть обе щели открыты, и пусть мы каким-то образом можем следить за движением фотонов — например, с помощью промежуточных детекторов, расположенных вблизи каждой щели. Оказывается, что при включении детекторов интерференция исчезает! Таким образом, любая попытка проследить путь фотона уничтожает квантовую волновую неопределенность и делает фотон аналогом обычной классической частицы, движущейся по хорошо определенной траектории. А вот когда фотон «гуляет сам по себе», не контактируя по пути с измерительной аппаратурой, он сохраняет свой корпускулярно-волновой дуализм. Такое поведение полностью согласуется с принципами квантовой механики.
Казалось бы, вопрос закрыт. Тем не менее в 1978 году Уилер подметил еще одну возможность, которая никому не приходила в голову. Допустим, что фотон каким-то образом заранее «узнает», намерен ли экспериментатор задействовать промежуточные детекторы, и в соответствие с этим меняет свое поведение? Конечно, эта гипотеза выглядит весьма причудливо, но ведь квантовая механика вообще полна парадоксов. Во всяком случае, Уилер считал, что проверить гипотезу стоит.
Это и сделали французские ученые. Правда, в классическом двухщелевом эксперименте такая проверка была бы слишком сложной технически, поэтому Жан-Франсуа Рош (Jean-Francois Roch) и его коллеги построили другую приборную схему. Стенку с двумя щелями заменил двухплечевой интерферометр. Единичные фотоны от источника попадали на полупрозрачное зеркало BS1, которое с равной вероятностью направляло их по двум 48-метровым путям, приводящим к двум детекторам. Оба пути совершенно разные, так что регистрация фотона детектором, стоящим на пути 1, означает, что этот фотон не мог пройти по пути 2. Таким образом, пути фотонов точно прослеживаются, и детекторы, в соответствии с принципами квантовой механики, не должны регистрировать никакой интерференции.
Однако экспериментаторам надо было ответить на вопрос Уилера, поэтому они расположили на пересечении обоих путей еще один делитель света BS2, который, подобно первому, с равной вероятностью пропускал и отражал фотоны. Если бы этот делитель действовал постоянно, не стоило бы и огород городить. Его присутствие уже не позволяет сказать, по какому пути фотон попадает в тот или иной детектор, поэтому эти приборы обязаны показать интерференцию (правда, для ее наблюдения требуются определенные ухищрения, но это не принципиально). Во всяком случае, вопрос Уилера в этом случае остался бы без ответа.
Но ученые действовали хитрее. Второй делитель — и в этом-то все дело! — был соединен с управляющим устройством, которое могло его включать и выключать. При этом электронный контроллер был синхронизирован с источником света и начинал работать лишь после того, как очередной квант встречался с делителем BS1. Получив информацию, что фотон уже внутри интерферометра, контроллер иногда активировал второй делитель. Однако эти команды подавались без ведома кого бы то ни было, ими управлял генератор случайных чисел. Так что «осведомиться» о намерениях экспериментаторов фотон никак не мог.
Физики из группы Роша провели великое множество тестов и набрали обширную статистику. Оказалось, что квантовая механика и тут не подвела. Когда второй делитель отсутствовал, интерференции, как и положено, не наблюдалось, фотоны вели себя как классические частицы. А вот когда экспериментаторы устанавливали BS2 с его управляющей системой, возникала интерференционная картина, и фотоны самым честным образом демонстрировали свой корпускулярно-волновой дуализм. Именно этого и требуют от них принципы квантовой механики. А поскольку делитель BS2 включался и выключался случайно, фотонам уж точно было неоткуда узнать, что задумали экспериментаторы. Более того, даже если бы такая информация откуда-то и поступала, ей бы пришлось распространяться быстрее света, чтобы достичь фотона без запоздания — а этого теория относительности не допускает. Так что поставленная Уилером проблема теперь разрешена, только он сам, к сожалению, до этого счастливого дня не дожил. АЛ
Микрофишки
Два прежде враждовавших гиганта спутникового радио — XM и Sirius — готовы объединить свои активы и слиться в единую компанию. Согласно договоренности, за каждую акцию XM акционеры компании получат по 4,6 акции Sirius. Общая сумма сделки — 4,6 млрд. долларов. После поглощения XM капитализация Sirius составит 13 млрд. долларов. Аналитики называют нынешнее объединение вполне предсказуемым: бизнес обеих фирм шел не слишком успешно, а слияние, вероятно, поможет кое на чем сэкономить. Осталось только получить одобрение государства — сделку могут счесть противоречащей антимонопольному кодексу. ТБ
***
Ларри Пэйдж, приложивший руку к созданию мощнейшей интернет-империи, дал наставление участникам ежегодного съезда Американской ассоциации развития науки (American Association for the Advancement of Science). Сооснователь Google призвал ученых смелее использовать приемы рыночных технологий. Большинство своих идей новаторы попросту не в состоянии завернуть в яркую «обертку», способную привлечь внимание широких масс. Пэйдж предложил ввести отдельную статью расходов для пиара новых разработок, а также по возможности делать их достоянием общественности, в чем Google готов оказать посильную помощь. Также Пэйдж напомнил лучшим умам современности, что множество проблем ждет своего скорейшего разрешения. В частности, были упомянуты высокая смертность на дорогах (и как вариант решения этой проблемы — передача контроля над автомобилями компьютерным системам), поиск нетрадиционных источников энергии и строительство дорог в развивающихся регионах. АЗ
***
ICANN заявила, что доменные зоны стран, прекративших свое существование, закрываться не будут. Вопрос рассматривался специальной комиссией, которая пришла к выводу, что закрытие зон и перенос сайтов доставят слишком много мороки и неудобств. Так что «мемориальные» зоны .su, .tp, и .yu будут функционировать как и прежде. ТБ
***
SlySoft выпустила версию своей знаменитой программы Any-DVD, которая умеет снимать защиту с фильмов в формате HD DVD (Blu-ray-редакция на подходе). Копию дешифрованной картины можно записать на жесткий диск и просматривать даже при отсутствии HDCP-совместимого дисплея/видеоадаптера. Относительно использованного SlySoft метода обхода защиты AACS пока нет ясности. По некоторым сведениям, разработчики просто регулярно обновляют базу данных публикуемых в Сети ключей расшифровки для каждого конкретного фильма (title keys, подробнее см. колонку Бёрда Киви). НЯ
***
С 1 июня в Швеции DoS-атаки и хулиганская активность в Интернете будут считаться уголовными преступлениями, совершение которых грозит штрафами и даже тюрьмой. До сих пор за «нарушение онлайновых беспорядков» в Швеции не было предусмотрено даже административной ответственности. Последней каплей, переполнившей чашу терпения властей, стал взлом сайта Министерства внутренних дел прошлым летом. Привлечь к ответственности пойманного хакера так и не смогли — для него банально не нашлось соответствующей статьи закона. ТБ
***
Как гласит поговорка, «сапожник ходит без сапог». Что ж удивляться, что и сотрудники Федерального бюро расследований Соединенных Штатов, осуществляющие головокружительные операции по поимке преступников, бессильны предотвратить пропажу своих «рабочих лошадок». Согласно результатам аудита, проведенного Министерством юстиции, каждый месяц из недр ФБР бесследно исчезает в среднем три с половиной ноутбука. При этом на совести похитителей значится меньше трети подобных инцидентов: с большинством ноутов сотрудники бюро расстаются по рассеянности. Впрочем, если эти данные сравнить с результатами предыдущей проверки, проведенной в 2002 году, то окажется, что за последние годы федеральные пинкертоны стали куда бережливее относиться к казенному имуществу: тогда в ФБР каждый месяц на сторону уходило аж по одиннадцать ноутбуков. ДК
***
По данным крупнейшего в мире производителя карт памяти — компании SanDisk, за последние два месяца в результате перепроизводства оптовые цены на NAND-компоненты упали более чем вдвое. В итоге продукция, выпущенная SanDisk еще в конце прошлого года, стала сегодня неконкурентоспособной. Флэш-карты других производителей, появившиеся в феврале и собранные на новых дешевых чипах памяти, продаются по гораздо более низкой цене. Компания несет большие убытки, поскольку продукция «зависла» в дистрибьюторских сетях. Чтобы исправить положение, SanDisk планирует до конца первого квартала снизить розничные цены на всю линейку своих продуктов в среднем на 30—40%. Кроме того, для уменьшения производственных издержек фирма намерена сократить 250 рабочих мест (10% всего персонала), временно заморозить выплаты оставшимся сотрудникам и урезать зарплату топ-менеджмента. ТБ
***
Sony планирует превратить свою PlayStation Network для PlayStation 3 в аналог сети Xbox Live. В ближайшее время в этой развлекательной системе начнутся продажи фильмов, телесериалов и музыки. На этот шаг Sony идет в поиске любых возможностей для увеличения доходов. На каждой «старшей» PlayStation 3 компания теряет больше трехсот долларов. ТБ
***
Согласно исследованию, проведенному специалистами по компьютерной безопасности из Университета Мэриленда, на среднестатистическую «тачанку», подключенную к Сети, каждые 39 секунд обрушивается хакерская атака (в день приходится по 2244 покушения). Самым лакомым логином для взломщиков является (кто бы сомневался?) «root», опередивший такие популярные пользовательские имена, как «admin», «test» и «guest». Судя по всему, для успешного противостояния взлому незадачливым пользователям часто не хватает не знания криптографических премудростей, а обыкновенной фантазии. Судите сами: хит-парад взломанных паролей возглавляет «1234» (за ним по убыванию следуют комбинации цифр "1", «123», «12345» и «123456», а также слово «password»!). В общем, выражение «будь проще, и к тебе потянутся» в отношении компьютерной безопасности оправдывается на сто процентов. ДК
***
Компании Kodak и Exclaim запустили совместный сервис для печати «мобильных» фотографий. С любого Brew-совместимого телефона можно быстро скинуть фото на сайт KodakGallery.com, отредактировать и заказать отпечатки. О поддержке сервиса в США уже заявили Sprint и Verizon. Месяц пользования службой обойдется в 4 доллара. ТБ
Единый ключ, что правит всем
Чтобы стала более или менее понятна суть открытия, рассмотрим некоторые детали управления ключами в криптосхеме AACS. Любому плееру — аппаратному или программному — для воспроизведения HD-видеодисков присваиваются секретные ключи устройства (device keys). Каждое устройство использует эти строго индивидуальные ключи для вычисления гораздо более многочисленной группы ключей обработки (processing key). В свою очередь, каждый видеофильм, защищенный AACS, зашифрован своим уникальным «ключом названия», и множество копий title key, зашифрованных разными ключами обработки, хранится в специальном разделе на оптодиске (HD DVD или Blu-ray). Чтобы воспроизвести такой диск, плеер определяет, какую из копий title key он может расшифровать, и использует свой ключ устройства для вычисления необходимого ключа обработки, а тот, в свою очередь, позволяет расшифровать ключ названия и получить доступ к контенту для воспроизведения.
Эти три типа ключей имеют разную ценность с точки зрения безопасности и противостояния вскрытию. Разумеется, атакующей стороне наиболее интересны и полезны ключи устройства. Если вы их знаете, то можете расшифровать любой диск, воспроизводимый плеером. Поэтому для защиты device keys предприняты максимальные меры безопасности и разработан хитрый механизм определения и блокирования скомпрометированных ключей такого рода. Ключи названий наименее полезны, поскольку каждый из них годится для расшифровки лишь единственного фильма. Ключи обработки занимают по ценности промежуточное положение, однако они нигде не хранятся — ни в плеере, ни на диске, — а вычисляются на одном из этапов подготовки фильма к воспроизведению. Поэтому их добыча атакующей стороной представлялась наиболее проблематичной, по крайней мере теоретически. На практике, однако, все оказалось иначе.