В прошлой статье мы обсуждали концепт когерентного гравитационного трансивера — установки, способной передавать сигнал сквозь толщу планеты. Но после бурных обсуждений с физиками выяснилось, что в изначальной архитектуре (массив из параллельных труб) крылась фатальная ошибка, нарушающая Общую теорию относительности (ОТО).
Параллельные трубы формируют дипольный излучатель (центр перекачки энергии смещается по одной оси). А по законам Эйнштейна, гравитационное дипольное излучение запрещено — иначе система начала бы толкать саму себя, нарушая закон сохранения импульса. Нам жизненно необходим квадруполь.
В этой статье мы проведем работу над ошибками и разберем физически безупречную архитектуру Настольного Гравитационного Трансивера. Он умещается в габариты 2х2 метра и, благодаря гибридной модуляции, способен гнать данные сквозь Землю со скоростью оптического кабеля, обеспечивая абсолютный физический предел пинга.
Шаг 1. Исправляем физику: Оптическая шахматная доска
Чтобы получить квадруполь, нам нужно отказаться от параллельных труб и создать 2D-сетку (матрицу).
Основа нашей установки — плоская вакуумная камера размером 2 х 2 метра и высотой 10 см. По ее периметру установлены 4 монолитных прямоугольных зеркала. Сквозь них мы вводим два лазерных луча (1064 нм), (или 4 - с каждой стороны в разных поляризациях) которые пересекаются крест-накрест (по осям X и Y).
В месте их пересечения возникает 2D-интерференционная сетка. Представьте себе гигантскую «шахматную доску» из света. За счет сдвига фаз, колоссальная масса световой энергии скапливается то на «белых клетках» (растяжение по одной диагонали), то на «черных» (растяжение по другой) - квадруполь. Центр масс системы остается абсолютно неподвижным, но сама масса (энергия) бешено сплющивается и растягивается в плоскости стола с частотой 
Терагерц.
Это и есть идеальный квадруполь. Благодаря строгой фазировке по всей площади 2х2 метра, гравитационное излучение (ГВ) от этой “шахматной доски” конструктивно складывается в снайперский луч, бьющий строго ортогонально плоскости стола (вниз, сквозь землю). При апертуре 2 метра и длине ГВ в 500 нм, пройдя 10 000 км сквозь Землю, наш луч расширится всего до 2.6 метров, идеально накрыв приемник на другом континенте.
Шаг 2. Выжимаем мощность: Top-Hat профиль и “шесть девяток”
Какую мощность ГВ может выдать такой стол? Это напрямую зависит от циркулирующей оптической энергии.
Обычный лазер имеет гауссово распределение: в центре пучка ярко, по краям темно. Если пустить его в резонатор, центр зеркала расплавится, а 80% площади будут простаивать. Поэтому мы применяем формирователи пучка, превращая лазер в Top-Hat (Супергауссов) пучок. Это буквально «кирпич» из света с плоской вершиной интенсивности. Он равномерно заливает всю площадь прямоугольного зеркала от края до края.
Считаем пределы:
Размеры поперечного сечения нашего “луча-кирпича” — 200 см (ширина) на 10 см (высота). Площадь = 2000 см2
Предел лучевой прочности (LIDT) для топовых криогенных зеркал в непрерывном режиме составляет около 1 Мегаватта на см2.
Умножаем площадь на предел и получаем, что одна ось стола может безопасно держать 2 Гигаватта! Суммарно по осям X и Y внутри камеры “висит” стабильная стоячая волна мощностью 4 Гигаватта.
Сколько энергии из розетки нам понадобится, чтобы создать этого 4-гигаваттного монстра? Мы используем топовые зеркала с “шестью девятками” отражения (
). Оптические потери составляют всего 1ppm (0.0001%). Чтобы компенсировать эти потери и поддерживать 4 ГВт внутри, снаружи в установку нужно подавать непрерывный луч мощностью всего 4 Киловатта. Это уровень обычного серийного лазера для резки металла!
Шаг 3. Как получить скорость? (Гибридная СВЧ-модуляция)
У нас есть 4 ГВт света, генерирующие стабильный гравитационный луч мощностью 
Вт. Но если попытаться передавать данные, “моргая” 4-киловаттным входным лазером, резонатор с зеркалами “шесть девяток” сработает как сверхжесткий фильтр. Из-за гигантского времени жизни фотона скорость упрется в килогерцы.
Решение: СВЧ-сэндвич. Мы оставляем лазеры в покое. Они светят 24/7. Но в верхнюю и нижнюю крышки вакуумной камеры мы встраиваем массив миллиметровых волноводов. По ним бежит СВЧ-радиоволна частотой 100 Гигагерц.
Возникает динамический эффект Герценштейна: фотоны лазера рассеиваются на электрическом поле СВЧ-волны, модулируя рождаемые гравитоны. Микроволны выступают в роли безынерционного “затвора”. Мы управляем фазой 100-гигагерцового генератора обычным кремниевым чипом. Стоячая оптическая волна при этом не разрушается, а мы получаем канал связи с пропускной способностью в сотни Гигабит в секунду.
Шаг 4. Гомодинный ОТО-приемник и Квантовая Ретроспектива
Сквозь ядро планеты прилетает наш сигнал мощностью 1.9 Аттоватта (
Вт). Как приемник может его услышать, да еще и на гигабитной скорости? Здесь ломается классическая физика и в дело вступает ОТО в связке с квантовой механикой.
1. Битва гравитаций (Гомодинный прием) Приемник — это точно такой же стол 2х2 метра, накачанный лазерами на 4 Гигаватта. Он не просто ждет сигнал, он сам прямо сейчас генерирует такую же гравитационную волну. Когда входящая ГВ встречается с локальной ГВ приемника в противофазе, они пытаются погасить друг друга (когерентное поглощение). По закону сохранения, энергия входящей волны не исчезает, а “сбрасывается” обратно в оптическое поле приемника. Мощный лазер выступает как рычаг (
), раздувая гравитационную рябь до оптической вспышки мощностью около 87 Микроватт!
2. Мгновенное чтение бита Один бит при 100 ГГц длится 10 пикосекунд. А свет пересекает 2-метровый стол за 6 наносекунд. Как детектор понимает сигнал без задержки? Внутри высокодобротного резонатора фотон — это макроскопический квантовый объект в суперпозиции. Он существует одновременно по всей 2D-сетке стола. Когда метрика искажается, “размазанный” фотон чувствует это всем своим объемом мгновенно и глобально (ретроспективно анализируя пространство). Мы считываем гигагерцовые скачки фазы на внешнем детекторе в реальном времени.
3. Корреляционный процессор (Убийца шумов) Чтобы 87-микроваттный сигнал не утонул в квантовом (дробовом) шуме, свет из приемника считывается матрицей из 100 независимых сенсоров. Сопроцессор попарно перемножает их потоки в реальном времени. Поскольку квантовый шум на разных участках стола случаен, при перемножении он математически схлопывается в ноль. А ГВ-сигнал, бьющий по всему столу синхронно, дает чистый квадрат амплитуды.
Итог
Чтобы построить Гравитационный Модем со скоростью оптоволокна, не нужны новые законы физики. Скрестив 2D-оптические резонаторы с направленными СВЧ-волноводами, мы получаем инструмент, где лазеры дают “шесть девяток” стабильной энергии, а микроволны — терабитную модуляцию. При габаритах 2х2 метра эта установка способна прострелить планету насквозь. Такая установка нужна в каждом доме. Очередь за инженерами.
Возможно инопланетяне общаются именно так, а мы их просто не слушаем?
