Разработан квантовый радар для зондирования целей за сотни километров

Ученые предложили метод дистанционного квантового зондирования, который потенциально может работать на расстоянии в сотни километров, применяя необычные свойства света. Новая технология использует эффект, позволяющий свету содержать информацию об объекте, с которым он никогда не взаимодействовал напрямую. Этот подход обещает существенно превзойти классические методы по точности и дальности.

Традиционные методы дистанционной визуализации, такие как радар, основаны на отражении света от объекта. Квантовые методы предлагают отправить одну из связанных пар фотонов к объекту, а затем сравнить ее с сохраненной «парой-близнецом». Однако такие системы работают на малых расстояниях из-за ограниченной дальности одиночных фотонов и трудностей с сохранением их квантовой когерентности.

Для преодоления этих ограничений исследователи предложили замену одиночных фотонов на связанные мультифотонные состояния, так называемые «сжатые моды». Кроме того, они используют эффект Зоу-Ван-Манделя, при котором изображение объекта формируется с помощью фотонов, никогда с ним не взаимодействовавших. Эта концепция основана на интерференции фотонов, находящихся в квантовой запутанности.

Ключевым элементом нового подхода являются «частотные гребенки» — серии строго синхронизированных оптических импульсов с узким и регулярным спектром. Они обеспечивают высокую когерентность и исключают необходимость хранения фотонов. Возвращающийся импульс одной гребенки ассоциируется с импульсами другой, что позволяет создать изображение объекта, не прибегая к сложным системам хранения данных.

Исследователи ожидают, что применение частотных гребенок позволит достичь дистанций в сотни километров и точности, недоступной классическим датчикам. Теоретические расчеты показывают, что система сможет компенсировать атмосферные возмущения и другие внешние факторы.

Несмотря на перспективы, реализация проекта пока остается теоретической. Эксперименты для подтверждения концепции запланированы на ближайшие годы. Эксперты считают, что этот подход, хотя и требует преодоления ряда технических сложностей, может стать революционным шагом в области квантовой визуализации.