Австрийские ученые создали уникальный квантовый радар

Команда австрийских ученых под руководством Шабира Барзанджа из Института науки и технологий сконструировала и проверила в деле радарное устройство, в котором в качестве сканирующего сигнала задействована одна пара запутанных фотонов. Тем самым исследователи вышли на принципиально новый, более высокий уровень квантовых технологий, одновременно освоив и создав предпосылки для дальнейшей разработки практического инструмента на основе этих исследований. Первый прототип квантового радара уже сейчас намного чувствительнее любых традиционных военных разработок, хотя дальность его работы пока что очень невелика.

Идея квантового радара невероятно логична и проста. Используя аппарат под названием «параметрический преобразователь Джозефсона», партнеры Барзанджа создали пару запутанных микроволновых фотонов. Один из них назвали «сигнальным» и запустили в сторону мишени, а второй назвали «ждущим» и оставили на месте приема ответа. Когда сигнальный фотон достиг мишени, отразился от нее и вернулся назад, он вступил во взаимодействие с ожидающим на месте фотоном. Ученые тщательно изучили сигнатуру данного процесса, вычислили путь и расстояние, которое прошел сигнальный фотон и сравнили все изменения в частицах.

Принципиальная особенность этого квантового радара в том, что у пары запутанных фотонов существует очень сильная взаимосвязь, поэтому ученым довольно легко отследить, анализировать и отфильтровать влияние на них фонового шума. Обычные микроволновые радары работают с точностью до наоборот, поскольку в них используется максимально мощный сигнал, способный гарантировано пробиться через помехи, а это и существенный расход энергии, и демаскировка аппарата, и, что самое главное, – постоянное наличие физической опасности для близких к радару объектов.

В квантовом радаре все принципиально иначе. Для работы ему нужны были лишь несколько пар запутанных фотонов с небольшой энергией. Температура в прототипе радара находится на уровне милликельвинов, в считанных долях от абсолютного нуля, но он обнаруживает объект на расстоянии в один метр в помещении, где при комнатной температуре в закрытом пространстве одновременно находится как минимум 1000 микроволновых фотонов, создающих фоновый шум и помехи. С такой высокой чувствительностью можно изучать различные клетки и ткани любых живых существ без риска повредить или уничтожить их. Или же можно создать сигнальное устройство, активность которого будет невозможно отследить.