Kvantové technologie se objevují v mnoha typech zařízení. Tvůrci těchto technologií doufají, že díky trikům kvantové mechaniky budou lepší než jejich klasické protějšky. Že jejich technologie dosáhnou „kvantové výhody“ nebo přímo „kvantové nadvlády.“
Tohoto úsilí se účastní i francouzský tým Ecole Normale Supérieure de Lyon. Vyvinuli kvantový radar, který by mohl razantně porazit všechny existující klasické technologie radaru. Jak je u kvantových radarů obvyklé, využívá měření páru entanglovaných fotonů, z nichž jeden vyrazí k objektu (probe) a druhů zůstává v zařízení (idler).
Benjamin Huard a jeho kolegové v roce 2022 vyvinuli supravodivý obvod, který mimo jiné dokáže generovat kvantový entanglement, uchovávat a manipulovat kvantové stavy mikrovlnných fotonů, a také počítat mikrovlnné fotony. Pak jim došlo, že mají po ruce vše, co potřebují k dosažení kvantové výhody v mikrovlnných radarech. Dřívější výzkum dosáhl kvantové výhody v optických systémech, ale mikrovlnné systémy doposud odolávaly.
Huard a spol. jsou první, kdo dokázal vyvinout kvantový mikrovlnný radar, který podstatně předčí klasické radary. Jak popisuje Huard, jejich radar generuje kvantový entanglement mezi mikrovlnným rezonátorem a signálem, který zařízení vysílá směrem k cíli. Prostředí je přitom plné mikrovlnného šumu.
Když cíl opravdu existuje, přijde špetka signálu a spousta šumu. Po zachycení signálu dochází k detekci mikrovlnných fotonů, které počítá zabudované zařízení.
Podle teoretických studií by využití kvantového entanglementu mohlo zrychlit detekci cílů radarem až čtyřikrát. Pilotní testy radaru Huardova týmu ukázaly, že jejich kvantový mikrovlnný radar detekuje cíle o 20 procent rychleji. Huard považuje za nejvíce zajímavý výsledek, že mohli dosáhnout kvantové výhody v prostředí s tak výrazným šumem, že v něm kvantový entanglement nevydrží. Je to pozoruhodná situace, kdy kvantově mechanický přístup může vést k získání kvantové výhody, i když reálně už žádný entaglement při měření nezbývá.
Vývoj kvantových technologií a jejich aplikací pokračuje. Huard a spol. dále vylepšují výkon kvantových radarů. Časem by mohly vzniknout pokročilé kvantové mikrovlnné radary, které dosáhnou ještě větší kvantové výhody.
Video: Benjamin Huard, ENS de Lyon - Measuring the number of photons in a microwave mode
Literatura
Čínský kvantový detektor ponorek může uzavřít Jihočínské moře
Autor: Stanislav Mihulka (30.08.2017)
Pošle kvantový radar technologii stealth do starého železa?
Autor: Stanislav Mihulka (22.04.2018)
Sen se stal skutečností: Přichází kvantový radar
Autor: Stanislav Mihulka (30.08.2019)
Diskuze:
Kvanta všude kolem
Kamil Kubu,2023-07-25 07:56:19
A dokázal by tento kvantový radar za pomoci své kvantové výhody detekovat kvantová letadla kvantového nepřítele?
Gábor Vlkolinský,2023-07-24 06:26:45
Kvantový prenos sa znehodnotí odpočúvaním, teda odhadujem, že radar sa dá veľmi ľahko rušiť.
Nějak nechápu
Pavel Aron,2023-07-23 11:00:02
Nějak nechápu, co má s účinností radaru společného kvantová provázanost. Mám pocit, že to tak trochu popírá současné znalosti fyziky a toho co o kvantové provázanosti víme. Bylo b krásné využít kvantovou provázanost k přenosu informací téměř nekonečnou rychlostí ale pokud vím, tak to nejde. Takže v článku bude asi nějaká chyba. Nebo se pletu ?
Re: Nějak nechápu
Martyx Dostál,2023-07-23 19:12:49
Pokud jsem to pochopil dobře, tak hlavní výhodou kvantového radaru je odolnost proti vnějším vlivům, jako jsou rušičky. Pokud vygeneruji provázaný pár fotonů, jeden foton si nechám v rezonátoru a druhý pošlu k cíli, tak potom mohu snadno porovnat, jestli jsem zachycený signál vygeneroval já, nebo právě například rušička.
Re: Re: Nějak nechápu
Vít Výmola,2023-07-23 23:42:56
Je to přesně tak a ohledně výhod nejde jenom o rušičky. Chceme-li radarem detekovat cíl, je potřeba vyslat dostatečně silný signál a zpět přijmout také dostatečně silný signál, aby ho bylo možné rozeznat od šumu, ať už přirozeného nebo umělého z rušiček. To je problém, pokud je cíl příliš daleko nebo má příliš malou odraznou plochu (protože je malý nebo stealth). U kvantových radarů by ale teoreticky k detekci stačil jeden jediný foton, protože ho lze díky kvantovému provázání rozeznat od jiných fotonů.
Drobná oprava
Martyx Dostál,2023-07-22 23:41:08
Jen aby nedošlo k nějaké dezinterpretaci, kvantový radar nedetekuje cíle rychleji tak, že by nějakým záhadným působením na dálku vytušil přítomnost cíle dříve než klasický radar. Jeho hlavní výhodou (alespoň pokud jsem pochopil článek správně) je počet fotonů, které musí vyslat, aby detekoval daný cíl s nějakou pravděpodobností.
Re: Drobná oprava
Petr Petr,2023-07-23 06:34:34
Ano. Stačí trochu přidat výkon klasického radaru...
"with comparable signal power and target noise."
Otázka je, zda tu nebude kvantová nevýhoda, když takové zařízení nebude dostatečně robustní...
Re: Re: Drobná oprava
Martyx Dostál,2023-07-23 19:08:54
Jak to u kvantových technologiích bývá, tak i kvantový radar má do opravdového využití ještě hodně daleko. Přiznám se, že jsem nečetl článek celý, přesto jsem z něj pochopil to, že kvantová výhoda byla dosažena u toho nejjednoduššího protokolu, který měl právě za cíl tuto výhodu demonstrovat.
Re: Re: Re: Drobná oprava
Petr Petr,2023-07-24 16:37:41
Ano, je to i daleko od využití (speculative remote-sensing technology) a spíš než radar půjde o CTčko (potential applications might instead be for near-distance surveillance or biomedical scanning), protože je tu problém velké vzdálenosti (would require the use of a quantum memory with a long coherence time).
https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_radar
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
