Физиците току-що построиха първия работещ прототип на „квантов радар“

Илюстрация на квантов радар. (IST Австрия/Филип Кранц)

Квантово заплитане – този странен, но потенциално изключително полезен квантов феномен, при който две частици са неразривно свързани в пространството и времето – може да играе важна роля в бъдещата радарна технология.

През 2008г , инженер от MIT измисли начин да използва функциите на заплитане за осветяване на обекти, като използвате почти никакви фотони. При определени сценарии подобна технология обещава да надмине конвенционалния радар, според нейните производители, особено в шумна топлинна среда.

Сега изследователите са разширили идеята, демонстрирайки нейния потенциал с работещ прототип.

Технологията може в крайна сметка да намери различни приложения в областта на сигурността и биомедицината: по-добро изграждане ЯМР скенери, например, или предоставяне на лекарите на алтернативен начин за търсене на определени видове рак .

„Това, което демонстрирахме, е доказателство за концепцията за микровълновия квантов радар,“ казва квантовият физик Шабир Барзанжех , който ръководи работата в Института за наука и технологии Австрия.

„Използвайки заплитане, генерирано при няколко хилядни от градуса над абсолютната нула, успяхме да открием обекти с ниска отразяваща способност при стайна температура.“

Устройството работи на същите принципи като нормален радар, с изключение на това, че вместо да изпраща радиовълни за сканиране на област, използва двойки заплетени фотони.

Заплетените частици се отличават със свойства, които корелират една с друга повече, отколкото бихте очаквали случайно. В случая на радара един фотон от всяка заплетена двойка, описан като сигнален фотон, се изпраща към обект. Останалият фотон, описан като безделник, се държи в изолация в очакване на обратен доклад.

Ако сигналният фотон се отрази от обект и бъде уловен, той може да се комбинира с безделника, за да се създаде характерен модел на интерференция, отличаващ сигнала от другия случаен шум.

Тъй като сигналните фотони се отразяват от обект, това всъщност нарушава квантово заплитане в най-истинския смисъл. Това последно изследване потвърждава, че дори когато заплитането е прекъснато, достатъчно информация може да оцелее, за да се идентифицира като отразен сигнал.

Той не използва много енергия, а самият радар е труден за откриване, което има предимства за приложенията за сигурност. Най-голямото предимство, което има пред конвенционалния радар, обаче е, че е по-малко обезпокоен от фоновия радиационен шум, който влияе върху чувствителността и точността на стандартния радарен хардуер.

„Основното послание зад нашето изследване е, че квантовият радар или квантовото микровълново осветление е възможно не само на теория, но и на практика“, казва Barzanjeh .

„Когато се сравнява с класически детектори с ниска мощност при същите условия, които вече виждаме, при много нисък брой сигнални фотони, това квантово подобрено откриване може да бъде по-добро.“

Тук има много вълнуващ потенциал, но все още не трябва да изпреварваме. Квантовото заплитане остава невероятно деликатен процес за управление и заплитането на фотоните първоначално изисква много прецизна и ултра-студена среда.

Barzanjeh и колегите му продължават своето развитие на идеята за квантовия радар, още един знак за това как квантовата физика вероятно ще трансформира нашите технологии в близко бъдеще – във всичко откомуникациида сесуперкомпютри.

„През цялата история доказателства за концепции като тази, която демонстрирахме тук, често са служили като важни крайъгълни камъни към бъдещия технологичен напредък,“ казва Barzanjeh .

„Ще бъде интересно да се видят бъдещите последици от това изследване, особено за микровълнови сензори с малък обхват.“

Изследването е публикувано в Научен напредък .

За Нас

Публикуването На Независими, Доказани Факти От Доклади За Здравето, Пространството, Природата, Технологиите И Околната Среда.