Чтобы направить работу нью-йоркской резидентуры в нужное русло, туда был командирован в качестве заместителя резидента Л.Р. Квасников. Он сумел доказать Зарубину, что резидентура в первую очередь должна заниматься не политической, а научно-технической разведкой. Созданная им самостоятельная группа имела своего шифровальщика и автономную связь с Москвой. В нее был включен самый опытный разведчик, бакалавр технических наук С.М. Семенов. Кроме того, по настоянию Квасникова, в Лос-Анджелесе, Вашингтоне и Сан-Франциско были введены должности помощников резидента по научно-технической разведке.

Советской разведкой были охвачены почти все объекты американского «Проекта Манхэттен». В Чикагской лаборатории, разрабатывавшей «начинку» для атомных бомб, был приобретен весьма ценный источник — крупный ученый «Млад», который вскоре, по приглашению Р. Оппенгеймера, переехал на работу в Лос-Аламос. На заводе в Хэнфорде были завербованы два ученых-физика — «Анта» и «Аллен»; агент «Фогель» освещал ход строительства атомных предприятий; наконец, в Лос-Аламосе начал действовать еще один агент «Калибр» — инженер Дэвид Гринглас. Он работал в цехе, изготавливавшем приборы и инструменты для сборки бомбы и хорошо разбирался в ее конструкции. Именно он первым сообщил, что в Лос-Аламосе разрабатываются два вида атомной бомбы — урановая и плутониевая.

В 1943 году по предложению Оппенгеймера в состав английской научной миссии при «Проекте Манхэттен» был включен известный своими теоретическими исследованиями по атомной бомбе немецкий ученый Клаус Фукс. До этого он проживал в Англии. После нападения Гитлера на СССР он по собственной инициативе предложил свои услуги советской разведке и был завербован под кличкой «Чарльз». Через полгода работы на заводе в Ок-Ридже, на котором производился уран-235, Клаус Фукс был переведен в Лос-Аламос, где, таким образом, оказались уже три советских агента — «Млад», «Чарльз» и «Калибр».

Но наличие ценных агентов в самом необходимом месте — это далеко не все. Наиболее уязвимым звеном в работе разведки является передача секретных материалов. Квасников организовал дело так, что агенты фотографировали документы у себя на работе и передавали непроявленную пленку, которую в случае опасности можно было засветить.

Проводить встречи в самом Лос-Аламосе было невозможно, и они проходили в курортных городках Санта-Фе и Альбукерке. Для этой цели резидентурой использовались агенты-связники «Стар», «Раймонд», «Лесли», «Оса» и другие. Работа их была нелегкой и опасной. Известен и неоднократно описан случай с «Лесли» — Леонтиной-Терезой Пэтке, она же Леонтина Крогер, она же Леонтина Коэн — известной разведчицей, Героем Российской Федерации. Имея при себе материалы от агента, она подверглась полицейскому контролю у вагона поезда. Пытаясь якобы найти куда-то запропастившийся билет, она сунула полицейскому в руки пакет с прокладками, в котором была спрятана пленка. Когда поезд начал отходить, и она вскочила на подножку вагона, вежливый полицейский вернул ей пакет с бесценным грузом.

К началу 1945 года агентура, работавшая по атомной проблематике, поставляла исключительно ценную информацию. Вот отрывки из отзыва Курчатовым: «…Получение данного материала заставляет нас по многим вопросам проблемы пересмотреть свои взгляды и установить три новых для советской атомной физики направления в работе…» «Материал большой ценности…. Таблица точных значений сечений деления урана-235 и плутония-239 позволяет надежно определить критические размеры атомной бомбы…»

В то же время он ставил перед разведкой и конкретные задачи: «…Получение подробных сведений по магнитному способу выделения урана-235 является крайне желательным…»

Помимо внешней разведки значительные заслуги в добыче ценной информации по атомной проблеме имеет и военная разведка.

Большим успехом в добыче атомных секретов стало привлечение советской военной разведкой к сотрудничеству канадских физиков Денфорда Смита, Нэда Мазерала и Израэля Гальперина. В начале 1945 Канаду прибыл из Англии ранее завербованный агент «Алек», ученый-экспериментатор Аллан Нан Мэй, который, в частности, передал военному разведчику П.С. Мотинову образцы урана-235, нанесенного тончайшим слоем на платиновую пластинку. К сожалению, результаты работы военной разведки на атомном поприще менее известны не только в силу присущей ей конспирации, но и потому, что в соответствии с решением руководящих инстанций вся получаемая военной разведкой информация по этой проблеме передавалась в ведомство Берии.

Квасников выполнил почти все указания Центра, кроме одного: ему не удалось установить контакт с Р. Оппенгеймером и Э. Ферми. Он телеграфировал: «…что касается охоты на О. и Ф., то это невозможно: оба имеют личных телохранителей, они находятся под постоянным наблюдением гонщиков (сотрудников слежки ФБР. — И.Д.)».

В 1945 году из Центра поступило указание: в связи с усилением слежки со стороны ФБР законсервировать работу с наиболее ценной агентурой до особого распоряжения. Квасников на свой страх и риск дал подчиненным указание: усилить бдительность, но работу продолжать. К этому времени, кроме весьма важных научно-технических, расчетных, конструкторских и других данных по атомной проблеме информация разведки содержала сведения и о планах и перспективах исследований американцев по термоядерному оружию. Были получены данные о начавшихся приготовлениях к первому испытательному взрыву атомной бомбы в пустыне Аламогордо, который планировалось осуществить 10 июля 1945 года, о чем сообщил агент «Чарльз».

Но свою первую атомную бомбу американцы взорвали не 10, а 16 июля, во время Потсдамской конференции трех держав. Трумэн, получив телеграмму с закодированной фразой «Роды прошли удачно», почувствовал себя хозяином Вселенной. В перерыве между заседаниями он сообщил Сталину о создании в США нового оружия. К удивлению Трумэна, Сталин не проявил к сообщению особого интереса и только заметил: «Очень хорошо! Используйте это оружие против Японии». Трумэн заявил окружившим его членам делегации: «Этот азиат ничего не понял». Вернувшись с официального заседания в свою резиденцию, Сталин сказал В.М. Молотову и маршалу Г.К. Жукову: «…они сочли, что я недооценил их достижения, и потому были разочарованы моей реакцией. Надо сегодня же поторопить наших ученых с созданием атомной бомбы».