«Квантовый радар» использует запутанные фотоны для обнаружения объектов

Странный мир квантовой физики используется учеными в некоторых неожиданных случаях. В последнем примере физики разработали и продемонстрировали прототип «квантового радара», который использует явление квантового запутывания для обнаружения объектов, — систему, которая в некоторых случаях может превзойти обычный радиолокатор.

радар квантовый

Иллюстрация нового прототипа команды «Квантовый радар».

Квантовая запутанность описывает причудливое состояние, в котором две частицы могут соединиться настолько тесно, что кажется, что они мгновенно обмениваются данными, независимо от того, насколько далеко они находятся друг от друга. Измерение состояния одной частицы мгновенно изменит состояние другой, гипотетически, даже если она находится на другой стороне вселенной.
Это означает, что информация движется быстрее, чем скорость света, что считается невозможным — и тем не менее, это происходит явно и измеримо. Это явление даже нервировало самого Эйнштейна, который, как известно, описывал его как «жуткое действие на расстоянии».

Хотя мы до сих пор не совсем понимаем, почему и как это работает, это не мешает ученым найти способы использовать квантовые законы в наших интересах. Делаются шаги в направлении создания квантовых компьютеров и квантового интернета, оба из которых будут очень быстрыми и почти не взламывающимися. И теперь, в новом исследовании физиков в Институте науки и техники Австрии (IST Austria), Массачусетском технологическом институте и Университете Йорка, явление квантовой запутанности было применено к радару.

Радар работает, посылая радиоволны или микроволны, а затем прислушиваясь к тому, как они возвращаются в приемник, что рисует четкую картину того, какие объекты находятся в этой области. Новая система-прототип работает по тому же базовому принципу, но вместо радиоволн она излучает фотоны.

Пары фотонов запутаны. Одна из каждой пары является «сигнальным» фотоном, а другая называется «бездельником». Сигнальные фотоны — это те, которые посылаются к интересующему объекту. Тем временем бездельники держатся в изоляции от любых помех. Когда сигнал фотона отражается назад, он меняется и мгновенно воздействует на фотон бездельника. Затем устройство может проверить бездельника и определить, присутствует ли целевой объект в области или нет.

Истинная квантовая запутанность теряется между двумя типами фотонов при отражении сигнала,
но достаточно информации сохраняется для создания подписи, которая может определить чтение объекта.

В то время как процесс хрупок и очень экспериментален, команда говорит, что квантовый радар лучше, чем классический в некоторых обстоятельствах. Хотя бы потому, что новый метод более эффективен при выделении целевого объекта из фонового шума, чем маломощный радар.

«То, что мы продемонстрировали, является подтверждением концепции микроволнового квантового радара», — говорит Шабир Барзанех, ведущий автор исследования. «Использование запутанности, созданной на несколько тысячных градуса выше абсолютного нуля (-273,14 ° C), мы смогли обнаружить объекты с низкой отражательной способностью при комнатной температуре».

Помимо улучшения радиолокационных систем, команда говорит, что новая технология может в конечном итоге быть применена к сканерам безопасности и медицинской визуализации тканей человека.

Исследование было опубликовано в журнале Science Advances.

Источник: IST Austria

(Visited 1 times, 1 visits today)

Геннадий

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *