Εντοπίζοντας αντικείμενα με ένα νέο κβαντικό ραντάρ

Η απόσταση και η κατεύθυνση ενός αντικειμένου θα μπορούσε να μετρηθεί με ένα νέο τύπο ραντάρ που χρησιμοποιεί διεμπλεκόμενα φωτόνια, κάτι ακατόρθωτο με προηγούμενες προτάσεις κβαντικών ραντάρ.

Για να βρει τη θέση ενός αντικειμένου, ένα σύστημα ραντάρ ανιχνεύει τόσο την απόσταση όσο και την κατεύθυνση που βρίσκεται το αντικείμενο. Για να γίνει αυτό το σύστημα εκπέμπει ραδιοκύματα και στη συνέχεια μετράει τα κύματα που επιστρέφουν αφού έχουν αναπηδήσει στο αντικείμενο. Τώρα, ο Lorenzo Maccone, από το Πανεπιστήμιο της Παβία, στην Ιταλία και ο Changliang Ren, από το Ινστιτούτο Πράσινης και Ευφυούς Τεχνολογίας της Chongqing, στην Κίνα, προτείνουν μια μέθοδο που χρησιμοποιεί διεμπλεκόμενα φωτόνια ως στοιχείο ανίχνευσης του ραντάρ. Υποστηρίζουν ότι η μέθοδός τους θα μπορούσε να επιστρέψει περισσότερο ακριβείς μετρήσεις θέσεων.

Θεωρητικές προβλέψεις υποδεικνύουν ότι η εκπομπή διεμπλεκόμενων φωτονίων μάλλον παρά τα ανεξάρτητα – όπως είναι στην κλασική τεχνική του ραντάρ – θα βελτίωνε την ακρίβεια των μετρήσεων του ραντάρ. Ωστόσο, ενώ οι μέθοδοι κβαντικού ραντάρ που έχουν μέχρι τώρα προταθεί προσδιορίζουν την απόσταση ενός αντικειμένου με μεγαλύτερη ακρίβεια από ότι ένα κλασικό ραντάρ, δεν προσέφεραν βελτιώσεις στον προσδιορισμό της κατεύθυνσής του. Η μέθοδος των Maccone και Ren τα κάνει και τα δύο.

Για να αναπτύξουν το σχέδιό τους, οι δυο τους επέκτειναν σε τρεις διαστάσεις (3D) μια προηγούμενη προτεινόμενη μέθοδο μιας (1D) διάστασης. Αιτιολόγησαν όλους τους χωρικούς βαθμούς ελευθερίας των διεμπλεκόμενων φωτονίων και ανάλυσαν πώς το σήμα του ραντάρ θα διαδοθεί από το αντικείμενο-στόχο στον δέκτη. Βρήκαν ότι για Ν διεμπλεκόμενα φωτόνια ανιχνευτές του ραντάρ, η τρισδιάστατη περιοχή των πιθανών θέσεων ενός αντικειμένου στένευε κατά Ν^3/2 σε σύγκριση με ένα κλασικό σχέδιο ραντάρ με τον ίδιο αριθμό ανεξάρτητων φωτονίων.

Η τεχνική έχει περιορισμούς, συμπεριλαμβανομένης μιας υψηλής ευαισθησίας στο θόρυβο: Η απώλεια ακόμη και ενός διεμπλεκόμενου φωτονίου θα κόστιζε στο σύστημα ορισμένα από τα πλεονεκτήματά του σε σχέση με την κλασική εκδοχή. Υπάρχουν τρόποι να περιοριστεί αυτό το πρόβλημα και οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι το σχέδιό τους θα μπορούσε να συμπληρώσει μάλλον παρά να αντικαταστήσει τα κλασικά συστήματα ραντάρ.

Πηγή: American Physical Society

Περισσότερα στη δημοσίευση: Quantum Radar. Physical Review Letters.