Международная группа исследователей, возглавляемая специалистами в области квантовой информатики из университета Йорка, разработала, создала и испытала работу первого опытного образца их нового квантового радара. Этот радар при помощи законов и явлений призрачной квантовой механики может обнаруживать объекты, которые в силу различных причин невидимы, как для обычных радарных систем, так и для других систем обнаружения.

Новый радар является гибридной системой, использующей в своих интересах явление квантовой корреляции между лучом микроволнового излучения и лучом света.

Высокая чувствительность такого метода позволяет при помощи квантового радара обнаруживать объекты с крайне низкой отражающей способностью, такие, как самолеты-невидимки или раковые клетки, скрывающиеся между клеток здоровых тканей.

Поскольку для работы квантового радара требуется очень малое количество энергии, он может быть использован не только в своей основной роли, также подобную технологию можно использовать в биомедицине, в качестве средства неразрушающей диагностики и контроля.

Ключом квантового радара стала разработка группы Центра квантовых технологий университета Йорка, возглавляемой доктором Стефано Пирандолой (Dr. Stefano Pirandola). Эти ученые нашли, что устройство-конвертер, состоящее из двух оптических впадин, совмещенных с наномеханическим генератором, может эффективно использоваться для «смешения» оптического и микроволнового луча.

Устройство может работать в двух режимах.

Во время излучения сигнала оно производит квантовую микроволново-оптическую запутанность между двумя лучами, а в режиме приема отраженного от объекта сигнала оно преобразовывает поток микроволнового излучения в оптический луч.

Антенна обычного радара испускает направленный поток микроволнового излучения, сканируя этим лучом всю область охватываемого пространства. Любой объект отражает часть микроволнового излучения назад к источнику, но объекты, имеющие малое значение эффективной площади отражения, находящиеся в областях, создающих большой фоновый шум, практически не видны на экранах обычных радаров. В отличие от обычных, квантовые радары работают гораздо эффективней, используя явление квантовой запутанности для увеличения чувствительности приемников, которые становятся способными регистрировать даже самые слабые сигналы, «закопанные» среди шумов и помех.

Рис. 1.

«Малая энергия, требующаяся для работы квантового радара, наделяет такие устройства возможностью проведения неразрушающего контроля, что очень важно для массы применений этой технологии в области биомедицины. При помощи квантового радарного сканирования можно производить поиски дефектов в образцах биологического происхождения, анализ человеческих тканей, а использование небольшого количества запутанных на квантовом уровне фотонов делает такой метод совершенно безопасным для людей и любых других живых организмов» – рассказывает доктором Пирандола, – «Наш метод, к примеру, может использоваться для неразрушающего NMR-спектрографического изучения структуры хрупких белков и нуклеиновых кислот. В медицине такие технологии могут стать альтернативой магнитно-резонансной томографии и других методов диагностики, при использовании которых человек получает значительную дозу излучения разных типов».