Πρωτότυπο κβαντικό ραντάρ από ερευνητές στην Αυστρία

Ένα πρωτότυπο ραντάρ που χρησιμοποιεί την κβαντική διεμπλοκή ως μέθοδο εντοπισμού αντικειμένων ανακάλυψαν φυσικοί στο Ινστιτούτο Επιστημών και Τεχνολογίας Αυστρίας (IST Austria). Επιστήμονες από την ερευνητική ομάδα του καθηγητή Γιόχαν Γινκ στο IST Austria, με τη συνεργασία των Στέφανο Πιραντόλα από το ΜΙΤ και Ντέιβιντ Βιτάλι του Πανεπιστημίου του Καμερίνο στην Ιταλία, έδειξαν πως ένας νέος τύπος τεχνολογίας, ονόματι «κβαντικός φωτισμός μικροκυμάτων» (microwave quantum illumination) που αξιοποιεί εμπλεκόμενα φωτόνια μικροκυμάτων μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μέθοδος εντοπισμού.

Το πρωτότυπο, που είναι επίσης γνωστό ως κβαντικό ραντάρ, είναι σε θέση να εντοπίζει αντικείμενα σε «θορυβώδη» θερμικά περιβάλλοντα, όπου τα συμβατικά ραντάρ συχνά δεν τα καταφέρνουν. Η συσκευή αυτή έχει κάποια πλεονεκτήματα έναντι των συμβατικών ραντάρ- για παράδειγμα, σε χαμηλά επίπεδα έρευνας τα συμβατικά ραντάρ δεν είναι τόσο ευαίσθητα, καθώς δυσκολεύονται να διακρίνουν την ακτιβολία που ανακλάται από το αντικείμενο. Ο κβαντικός φωτισμός παρέχει λύση σε αυτό, καθώς η διάκριση των φωτονίων-σημάτων, που λαμβάνονται από το αντικείμενο ενδιαφέροντος, διακρίνονται εύκολα από τον «θόρυβο» στο περιβάλλον.

Η κβαντική διεμπλοκή είναι ένα φυσικό φαινόμενο όπου δύο σωματίδια παραμένουν συνδεδεμένα, διαμοιραζόμενα φυσικά χαρακτηριστικά, ανεξαρτήτως του πόσο μακριά είναι το ένα από το άλλο.  Οι λειτουργικές αρχές πίσω από τη συσκευή έχουν ως εξής:

• Αντί για συμβατικά μικροκύματα, οι ερευνητές εμπλέκουν δύο ομάδες φωτονίων (signal και idler, σήματα και αδρανή). 
• Τα φωτόνια «σήματα» αποστέλλονται προς το αντικείμενο ενδιαφέροντος, ενώ τα «αδρανή» παρακολουθούνται σε σχετική απομόνωση, πέρα από παρεμβολές και θόρυβο. 
• Όταν τα φωτόνια- σήματα ανακλώνται, χάνεται η πραγματική διεμπλοκή ανάμεσα στα φωτόνια, αλλά παραμένει ένας μικρός συσχετισμός, δημιουργώντας μια «υπογραφή» ή «μοτίβο» που περιγράφει την ύπαρξη ή την απουσία του αντικειμένου- στόχου, ανεξαρτήτως του «θορύβου» στο περιβάλλον.

Η σχετική έρευνα δημοσιεύτηκε στο Science Advances και αναμένεται να ανοίξει νέους δρόμους ως προς την ενσωμάτωση της κβαντομηχανικής στις καθημερινές συσκευές και τη βιομηχανία.

ΑΜΠΕ