В рубрике «Поговорим о науке» предлагается к обсуждению тема о работе учёных Института науки и техники Австрии. Международная группа исследователей в составе Йоханнеса Финка (Австрия), Давида Витали (Италия), Сабира Барзаньеха и др. заявила об изобретении нового прототипа так называемого квантового радара. Учёные называют своё изобретение успешной интеграцией квантовой механики в жизнь человека.
Основой работы прототипа квантового радара является квантовая запутанность. Если говорить простым языком, то под квантовой запутанностью понимается связанность (взаимозависимость) состояний элементарных частиц. При этом связанность состояний проявляет себя даже в том случае, если частицы разнесены на внушительное расстояние (за пределы, как говорят физики, известных на сегодняшний день взаимодействий).
В качестве метода обнаружения используются «запутанные» (связанные друг с другом) кванты микроволнового диапазона. С помощью такого метода можно обнаруживать различные объекты даже в так называемых «зашумленных» (тепловых) средах, где обычные радары либо бессильны, либо попросту выходят из строя. При этом прототип квантового радара имеет дополнительный важный плюс – крайне низкое энергопотребление.
Принцип работы учёные описывают так: вместо применения обычных микроволн мы «запутываемы» две группы фотонов (микроволновых квантов). Одна группа – «сигнальная», другая – «холостая». Первая группа направляется туда, где может находиться искомый объект, другая исследуется в изолированном состоянии. При отражении от объекта «сигнальные» фотоны теряют свою запутанность с так называемыми «холостыми», но некоторая корреляция по-прежнему сохраняется. В итоге она позволяет получить информацию о том, что за объект стал отражателем для «сигнальной» группы.
Главная проблема решается
Она состоит в том, что для создания запутанных микроволновых квантов нужны низкие температуры.
Сабир Барзаньех:
Используя квантовую запутанность, создаваемую на несколько тысячных градуса выше абсолютного нуля (-273,14 °C), мы смогли обнаружить объекты с низкой отражательной способностью уже при комнатной температуре.
Важное преимущество над обычными радарами: высокая чувствительность при низком уровне мощности (способно работать в условиях фонового (теплового) шума).
При развитии такой системы она способна противостоять (по крайней мере, в теории) любым ныне существующим системам радиоэлектронной борьбы. РЭБ-системы могут стать бесполезными. Причина состоит в том, что квантовый радар, если можно так выразиться, настроен на приём «сигнальных» квантов (фотонов), а все остальные он попросту игнорирует. Для эффективности перспективным системам РЭБ придётся «обманывать» квантовый радар, «клонируя» те самые запутанные кванты, которые тем используются. А вот через какое количество времени такое может оказаться возможным, если возможно (с точки зрения квантовой физики) вообще, — открытый вопрос.
Сабир Барзаньех:
Будет интересно увидеть будущие последствия этого исследования, особенно для микроволновых датчиков ближнего действия.
Пока исследования по обнаружению объектов проводятся на сверхблизких (с точки зрения макромира) расстояниях.