Квантовая запутанность - ключ к сверхточным радарам

Традиционным методам передачи данных, таким как оптоволокно или лазерные радары, требуется примерно 100 фотонов для передачи одного бита данных. Теперь же, команда во главе с Сэйкатом Гуха из Raytheon BBN Technologies в Кембридже, штат Массачусетс, говорят, что они могут передавать 10 бит всего лишь одним фотоном, что является 1000-кратным улучшением.

Чтобы сделать это, исследователям пришлось использовать явление, известное как квантовая запутанность, в котором квантовое состояние одного фотона связано с другим, независимо от того, как далеко друг от друга они находятся. После создания, каждая запутанная пара фотонов разделяется благодаря лазерному лучу, проходящему сквозь нелинейный кристалл. Это разбивает пучок на две части таким образом, что каждый из новообразованых пучков содержит один фотон из запутанной пары.

Команда в настоящее время разрабатывает передатчики, которые будут проецировать один из пучков на мишень, сохраняя при этом другие вблизи передатчика. Когда фотон попадает в цель, он отпрыгивает обратно к передатчику в процессе, который изменяет фотон. После возвращения в детектор, измененный фотон больше не является единым с парой, но Гуха говорит, что его команда показала "некоторые остатки памяти, которые остаются между двумя фотонами".

Исследователи надеются получить информацию о цели, такую как расстояние, размер и скорость в зависимости от измененных свойств отбитого фотона - таких, как поляризация, частота и импульс - по сравнению с его бывшим партнером.

В ходе лабораторных экспериментов, команда показала, что этот метод может быть использован для сбора дополнительных данных от каждого фотона, в отличие от традиционных методов. Это означает, что потребуется значительно меньше света для получения изображения такого же качества, как и у обычных радиолокационных лазеров.

"Если вы произведете сканирование меньшим количествои излучения, объект никогда не будет знать, что вы зондировали его," говорит Александр Сергиенко из Бостонского университета, который не принимал участия в исследовании. "Вот почему DARPA так заинтересована". Raytheon получил 2,1 млн. долл. США в августе 2010 года от DARPA на разработку технологии.