نخستین رادار کوانتومی ساخته شد

فیزیکدانان موسسه علوم و فناوری اتریش(IST) نمونه اولیه راداری را اختراع کرده‌اند که از دره تنیدگی کوانتومی به عنوان روشی برای شناسایی اشیاء استفاده می‌کند. این ادغام موفقیت آمیز از مکانیک کوانتومی در دستگاه‌ها می‌تواند به طور قابل توجهی بر صنایع زیست پزشکی و امنیتی تأثیر بگذارد.

درهم تندیگی کوانتومی یک پدیده فیزیکی است که به موجب آن دو ذره به هم پیوسته مرتبط می‌مانند و ویژگی‌های جسمی خود را بدون در نظر گرفتن فاصله از یکدیگر با یکدیگر به اشتراک می‌گذارند. اکنون دانشمندان گروه تحقیقاتی پروفسور "ژوهانس فینک" در انستیتوی علوم و فناوری اتریش(IST) با همکاری "شبیر برزنجه" از دانشگاه "کلگری"، "استفانو پیراندولا" از موسسه فناوری ماساچوست(MIT) و دانشگاه "یورک" انگلیس و "دیوید ویتالی" از دانشگاه "کامروینو" در ایتالیا نوع جدیدی از فناوری آشکارسازی به نام "روشنایی کوانتومی مایکروویو" را به نمایش گذاشته‌اند که از فوتون‌های مایکروویو درهم تنیده به عنوان روشی برای تشخیص استفاده می کند.

نمونه اولیه این رادار که به عنوان "رادار کوانتومی" نیز شناخته می‌شود، قادر است اشیاء را در محیط‌های حرارتی پر سر و صدا که سیستم‌های راداری کلاسیک اغلب در آن با شکست مواجه می‌شوند، تشخیص دهد.

این فناوری کاربردهای بالقوه‌ای برای اسکنرهای امنیتی بیولوژیکی فوق العاده کم انرژی و اسکنرهای امنیتی دارد.

نحوه کار این دستگاه و اصول مورد استفاده آن ساده است؛ محققان به جای استفاده از مایکروویو معمولی، دو گروه فوتون را درگیر می‌کنند که به آنها فوتون‌های سیگنال و بیکار می‌گویند. فوتون‌های سیگنال به سمت هدف مورد نظر ارسال می‌شوند، در حالی که فوتون‌های بیکار در یک عایق‌بندی نسبی، عاری از تداخل و سر و صدا سنجیده می‌شوند. هنگامی که فوتون‌های سیگنال بازتاب می‌شوند و برمی‌گردند، درگیری و درهم تنیدگی واقعی بین فوتون‌های سیگنال و بیکار از بین می‌رود، اما مقدار کمی از همبستگی باقی می‌ماند و یک نشان یا الگو ایجاد می‌کند که صرف نظر از سر و صدا و شلوغی محیط، وجود یا عدم وجود شیء هدف را توصیف می‌کند.

"شبیر برزنجه" سرپرست این مطالعه و استاد دانشگاه کلگری که تحقیقات قبلی وی به پیشرفت مفهوم نظری فناوری رادار کوانتومی کمک کرده بود، می‌گوید: آنچه ما نشان داده‌ایم اثبات مفهوم رادار کوانتومی مایکروویو است. ما با استفاده از درهم تنیدگی ایجاد شده در چند هزارم درجه بالاتر از صفر مطلق، توانسته‌ایم اشیاء با بازتاب کم را در دمای اتاق تشخیص دهیم.

در حالی که درهم تنیدگی کوانتومی به خودی خود شکننده است، این دستگاه نسبت به رادارهای کلاسیک معمولی دارای چندین مزیت است. به عنوان مثال، سیستم های راداری معمولی در حالت کم قدرت، معمولاً از حساسیت ضعیف رنج می برند، زیرا در تشخیص اشعه منعکس شده از جسم و نویز تابشی پس زمینه مشکل دارند، در حالی که "روشنایی کوانتومی" راه حلی برای این مشکل ارائه می‌دهد، چرا که شباهت‌های بین فوتون‌های سیگنال و بیکار(ایجاد شده توسط درهم تنیدگی کوانتومی) آن را در تشخیص فوتون‌های سیگنال دریافت شده از هدف مورد نظر از سر و صدای ایجاد شده در محیط مؤثر می‌کند.

"برزنجه" که هم اکنون استادیار دانشگاه "کلگری" است، می‌گوید: پیام اصلی تحقیقات ما این است که رادار کوانتومی یا "روشنایی کوانتومی مایکروویو" نه تنها از لحاظ تئوری امکانپذیر است، بلکه عملی نیز هست.
پروفسور "ژوهانس فینک" می گوید: این نتیجه علمی تنها با گردهم آوردن فیزیکدانان نظری و تجربی که با کنجکاوی روی این موضوع کار می‌کنند، ممکن شده است و نشان می‌دهد که چگونه مکانیک کوانتومی می تواند مرزها و محدوده‌های اساسی سنجش را گسترش دهد. در حالت عملی، ما همچنین به کمک مهندسان برق با تجربه احتیاج خواهیم داشت و هنوز کار زیادی باید انجام شود تا نتیجه ما در کارهای تشخیصی در دنیای واقعی قابل اجرا باشد.

این مطالعه در مجله Science Advances منتشر شده است.

منبع:ایسنا

No tags for this post.