Ученые из исследовательской группы профессора Йоханнеса Финка из Института науки и технологий Австрии (IST Austria) вместе с сотрудниками Стефано Пирандола из Массачусетского технологического института (MIT) и Йоркского университета, Великобритания, и Дэвида Витали из Университета Камерино Италия разработала новый тип технологии обнаружения, называемый «микроволновое квантовое освещение», в котором в качестве метода обнаружения используются запутанные микроволновые фотоны.
Прототип, известный как «квантовый радар», может обнаруживать объекты в шумной тепловой среде, где классические радиолокационные системы часто не работают. У технологии есть потенциальные приложения для биомедицинских сканеров и сканеров безопасности со сверхнизким энергопотреблением.
Исследователи запутывают две группы фотонов, которые называются «сигнальными» и «холостыми» фотонами. «Сигнальные» фотоны направляются к интересующему объекту, а «холостые» фотоны измеряются в относительной изоляции, без помех и шума. Когда сигнальные фотоны отражаются, истинное сцепление между сигнальными и холостыми фотонами теряется, но небольшая корреляция сохраняется, создавая сигнатуру или паттерн, который описывает существование или отсутствие целевого объекта независимо от шума в окружающей среде. Квантовое переплетение генерируется на несколько тысячных градуса выше абсолютного нуля (-273,14 ° С) помогает в обнаруживать низкие объекты отражательной способности при комнатной температуре.
При низких уровнях мощности обычные радиолокационные системы обычно страдают низкой чувствительностью, так как им сложно отличить излучение, отраженное объектом, от естественного фонового шума. Квантовое освещение предлагает решение этой проблемы, поскольку сходство между «сигнальными» и «холостыми» фотонами, генерируемыми квантовой запутанностью, позволяет более эффективно отличать сигнальные фотоны (полученные от интересующего объекта) от шума, генерируемого в окружающей среде.
Исследование эффективно продемонстрировало новый метод обнаружения, который в некоторых случаях уже может превосходить классический радар. По словам исследователей, этот научный результат стал возможен только благодаря объединению физиков-теоретиков и физиков-экспериментаторов, которым движет любопытство по поводу того, как квантовая механика может помочь раздвинуть фундаментальные границы разума. Однако необходимо сделать гораздо больше, чтобы результат был применим к реальным задачам обнаружения, и это станет возможным с помощью опытных инженеров-электриков.