Низький рівень електромагнітного випромінювання, необхідний для роботи квантового радара, ускладнює його виявлення можливим противником.
Одна з переваг квантової революції - здатність сприймати світ іншим чином. Основна ідея полягає у використанні особливих властивостей квантової механіки для проведення вимірювань або отримання зображень.
Велика частина цієї роботи виконується фотонами. Але в області електромагнітного спектру, квантова революція трохи обмежена. Майже всі досягнення в галузі квантових обчислень, криптографії, телепортації та іншого були пов'язані з видимим або практично видимим світлом.
Сьогодні ситуація змінилася завдяки роботі Шабіра Барзанджеха (Shabir Barzanjeh) з Інституту науки і технології Австрії (Institute of Science and Technology Austria) і кількох його колег. Група дослідників використовувала заплутані фотони мікрохвильового випромінювання для створення першого в світі квантового радара. Пристрій, здатний виявляти об'єкти на відстані за допомогою декількох фотонів, підвищує ймовірність появи прихованих радіолокаційних систем, що майже не випромінюють виявляється електромагнітне випромінювання.
Пристрій по суті простий. Дослідники створили пари заплутаних фотонів мікрохвильового випромінювання за допомогою надпровідного пристрою під назвою параметричний перетворювач Джозефсона. На цікавий об'єкт випромінюється перший фотон, сигнальний, і далі спостерігачі слухають відображення.
Водночас, вони зберігають другий фотон, холостий. Коли приходить відображення, воно стикається з холостим фотоном, створюючи сигнатуру, що показує, як далеко зайшов сигнальний фотон. Це квантовий радар.
Цей метод має ряд переваг порівняно зі звичайними радарами. Звичайний радар працює аналогічним чином, але при низькому рівні потужності відбитий від мети корисний сигнал майже неможливо виділити з фонового шуму. Так виходить, тому що об'єкти в навколишньому середовищі мають температуру і випускають власні фотони. При кімнатній температурі їх число становить близько 1000 мікрохвильових фотонів в будь-який момент часу, і вони придушують зворотне відлуння. Тому в радіолокаційних системах використовуються потужні передавачі.
Заплутані фотони долають цю проблему. Сигнальні і холості фотони настільки схожі, що їх легко відфільтрувати від інших фотонів. Таким чином, стає легко виявити сигнальний фотон, коли він повертається.
Звичайно, заплутаність - крихка властивість квантового світу, і процес відбиття руйнує його. Тим не менш, кореляція між сигнальними і холостими фотонами все ще досить сильна, щоб відрізнити їх від фонового шуму.
Це дозволило Барзанджеху і його колегам виявити об'єкт кімнатної температури в середовищі кімнатної температури за допомогою декількох фотонів, що було б неможливо зробити за допомогою звичайних фотонів. «Ми створюємо заплутані поля за допомогою параметричного перетворювача Джозефсона при температурі в мілікельвіни для освітлення об'єкта при кімнатній температурі на відстані 1 метр, це доказ принципу роботи радара», - кажуть вчені.
Дослідники продовжують порівнювати свій квантовий радар зі звичайними системами, що працюють з такою ж низькою кількістю фотонів, і стверджують, що він значно перевершує їх, хоча і тільки на відносно невеликих відстанях.
Це цікава робота, що розкриває значний потенціал квантового радара, і перше застосування мікрохвильового замикання. Але вона також показує потенційне застосування квантового підсвічування в більш загальних випадках.
Великою перевагою є низький рівень необхідного електромагнітного випромінювання. «Наш експеримент показує потенціал неінвазивного методу сканування для біомедичних цілей, візуалізації тканин людини або неруйнівної радіоспектроскопії білків», - говорить Барзанджех.
Крім того, є очевидне застосування в якості прихованого радара, складнообзовного противником, так як для стороннього спостерігача його слабкий сигнал невідличний від шуму. Дослідники стверджують, що відкритий ними принцип може бути корисний для створення малопотужних радарів невеликої дальності при забезпеченні безпеки в закритих і густонаселених районах.
