Успехи физических наук

С.П. Кулик, С.Н. Молотков

Совместные ограничения квантовой механики и специальной теории относительности открывают новые возможности для квантовых коммуникаций. В данном сообщении обсуждается протокол релятивистского квантового распределения ключей (КРК) через открытое пространство. Протокол не требует однофотонных состояний, достаточно ослабленных когерентных состояний лазерного излучения. При небольшом среднем числе фотонов в когерентных состояниях состояния с разными значениями относительной фазы не могут быть достоверно различимы. Не нужно использовать состояния "ловушки", как в decoy state-методе, которые являются обязательными для нерелятивистских протоколов КРК, что упрощает оптическую часть на приёмной стороне, и обойтись без активных элементов — фазового модулятора. На передающей стороне не требуется модулятор интенсивности, который необходим для реализации decoy state-метода в нерелятивистских системах. Протокол обеспечивает распределение ключей при больших потерях в линии связи ≈ 60 дБ. В протоколе используются только два информационных состояния, поэтому не нужно согласование базисов, все зарегистрированные посылки используются в ключе, что увеличивает скорость распределения ключей. Наиболее подходящим применением релятивистских систем КРК является распределение ключей между стационарными неподвижными объектами, например, станциями сотовой связи или другими объектами, прокладка волоконной линии между которыми является дорогостоящей или практически невозможной. В отличие от анализа криптостойкости нерелятивистских систем КРК, в котором используется довольно изощрённый математический аппарат, анализ стойкости релятивистского КРК проводится на интуитивно понятном для физической аудитории уровне, не требует предварительных специальных знаний и доступен аспирантам и студентам старших курсов университетов, знакомым с основами квантовой оптики, квантовой информатики и квантовой криптографии в объёме стандартных университетских курсов.

Н.А. Григорьева, Е.А. Кравцов, С.В. Григорьев

Рассмотрены три модели времяпролётных нейтронных рефлектометров, работающих на компактных ускорительных источниках нейтронов (КИН). КИН могут строиться на территории промышленных предприятий, а рефлектометры — становиться частью технологического процесса производства промышленных образцов для экологии, водородной энергетики, химической, строительной и электронной промышленности. Изложены научные и технологические основы уже разработанного в России КИН-проекта DARIA с плотностью потока до 1012 н ∙ с-1см-2, частотой и длительностью импульсов, оптимальными для исследований нейтронными методами. Представлен обзор широкого круга задач, решённых для промышленных применений.

А.А. Рузмайкин

Влияние потепления климата на увеличение частоты экстремальных погодных явлений исследуется с помощью простой статистической модели и с использованием самого продолжительного непрерывного ряда температурных наблюдений в Центральной Англии за 1659—2021 гг. Установлено, что сдвиг средней месячной температуры, обусловленный потеплением климата, оказывает значительное влияние на вероятность возникновения экстремальных температур. Так, вероятность возникновения аномально высоких температур в настоящее время по сравнению с XVII веком возросла примерно в пять раз, что подтверждается данными этого ряда наблюдений. Средняя температура в XX веке в каждом месяце оказалась выше или равной максимальной температуре периода 1659—1719 гг. В период с 1961 по 2021 год вероятность достижения определённых температурных значений в 5,2 раза выше, чем вероятность наблюдения температуры, большей или равной максимальной температуре 1659—1719 гг.

В.И. Докучаев, Ю.Н. Ерошенко, В.В. Никулин, К.А. Постнов, С.Г. Рубин, В.Д. Стасенко

Первичные чёрные дыры, гипотеза о рождении которых в ранней Вселенной была высказана Я.Б. Зельдовичем и И.Д. Новиковым в 1966 году (в приложении к данному обзору приводится текст этой пионерской статьи), в последние годы привлекают к себе повышенное внимание. Современные астрономические данные в электромагнитном спектре, а также наблюдение гравитационных волн и космических нейтрино выявили ряд уникальных астрофизических явлений, которые могут быть связаны с первичными чёрными дырами, образовавшимися в дозвёздный космологический период. Данный обзор посвящён описанию различные моделей формирования первичных чёрных дыр, а также методов проверки этих моделей с помощью астрономических и астрофизических наблюдений. В частности, подробно описаны модели формирования первичных чёрных дыр и их скоплений (кластеров) в результате коллапса замкнутых доменных стенок и за счёт эффектов, связанных с дополнительными пространственными измерениями во Вселенной.

В.П. Будаев

Наблюдаемые в термоядерных плазменных установках стохастические структуры материальной поверхности, сформированные под действием горячей плазмы, имеют свойство статистического самоподобия — масштабной инвариантности от десятков нанометров до сотен микрометров. Взаимодействие плазма—стенка в термоядерных установках характеризуется не только высоким энергосодержанием, но и коллективными эффектами под влиянием сильной турбулентности приповерхностной плазмы. Проблема наблюдаемого формообразования поверхности относится к росту стохастических интерфейсных границ под влиянием нескольких конкурирующих механизмов агломерации. В термоядерных установках это приводит к росту уникальных форм стохастического рельефа с самоподобной структурой и иерархической гранулярностью материала с дальним порядком в структуре, отличаясь и от кристаллических, и от аморфных тел.