¿Cómo funciona el radar cuántico?

El radar cuántico parece ser una adaptación de Quantum Illumination, un concepto introducido por Seth Lloyd, físico del MIT en 2008. La transición del concepto al radar requiere una serie de innovaciones: una antena de radar que puede emitir una sola cantidad de señal de microondas, un medio para almacenar una cantidad que está enredada con la cantidad de microondas y un medio para recibir y comparar las dos cantidades.

“La clave del nuevo protocolo es que incluso si el enredo entre dos [haces de radar] se rompe y su grado de correlación cae dentro de los límites clásicos, aún puede permanecer mucho más alto de lo que sería si los haces tuvieran un efecto meramente clásico. correlación para empezar “.

La estación crea dos cuantos enredados de longitud de onda larga y envía uno de ellos a través de la antena, manteniendo el otro circulando localmente.

“En física clásica, hay una cantidad máxima de correlación que puede obtener entre dos eventos”, sin embargo, en el nuevo protocolo, los haces entrelazados “tienen una correlación que excede, por orden de magnitud, el límite clásico”.

A medida que uno de esos haces viaja hacia un objetivo, su interacción con el entorno comienza a romper el enredo, introduciendo una pérdida de calidad de señal que los ingenieros llaman “ruido”. El haz enviado rebota en el objetivo mientras el haz retenido se mantiene circulando localmente para decodifica la señal de retorno.

Una comparación de paridad lógica cuántica del flujo de fotones devueltos detectará qubits coincidentes en una serie de retornos corruptos no coincidentes.

Hacer que el cifrado cuántico sea práctico es la fuente de las frases necesarias para construir la explicación anterior.

Otro artículo explica la extraña manera en que una versión de Quantum Radar podría funcionar: Quantum Radar podría hacer que Stealth Aircraft Obsolete

La nueva generación de radares es un sistema híbrido que combina propiedades electroópticas y mecánicas con física cuántica. Utiliza entrelazamiento cuántico entre haces de microondas invisibles y haces de luz visibles para detectar objetos difíciles de detectar. En el corazón de la nueva tecnología hay un convertidor especial adoptado por el equipo de investigación, que incluye científicos de Canadá, Alemania, Italia, el Reino Unido y los Estados Unidos. El convertidor tiene una cavidad a la izquierda para fotones de microondas y una cavidad a la derecha para fotones ópticos. En el medio hay un oscilador mecánico vibratorio, que puede ser una membrana metalizada o un cristal piezoeléctrico. El oscilador se puede utilizar para enredar fotones ópticos y de microondas en el nivel cuántico, que, en palabras de Albert Einstein, es donde las cosas se vuelven espeluznantes (o en este caso, “más espeluznantes”). – Ver más en: El radar cuántico podría hacer que las aeronaves sigilosas sean obsoletas

No estoy completamente seguro de cómo funcionan, pero según un artículo que he visto, puedo darte una idea.

Esta publicación es una explicación fácil del enredo cuántico:

Enredo cuántico: ¡Sin las matemáticas! por Marceline Hosenback en Quantum Physics and Quantum Engineering facilitado para los no expertos

Tienes un poco de positronio (un ‘átomo’ de un electrón y un positrón). Lo dejas o lo haces decaer en dos fotones. Para conservar la paridad (mire en el blog para tener una idea de lo que es la paridad, tampoco es importante entenderlo para esta respuesta) de la función de onda (lo mismo que la paridad), los dos fotones se enredan.

Cuando dos fotones están enredados, puede ver un cambio en la polarización en un fotón cuando cambia la polarización del otro. Nadie sabe cómo sucede esto (pero la gente sabe por qué sucede esto), por lo que la gente lo llama acción espeluznante a distancia.

Ahora, ¿cómo funciona un radar cuántico?

Simple, de los dos fotones enredados, uno se envía a la aeronave para su detección y el otro circula directamente en la estación de radar. El fotón que golpea el avión tendrá su polarización cambiada. Y la acción espeluznante a distancia reflejará ese cambio en el fotón que circula en la estación de radar.

Y puf, se detecta el avión.

Dado que la polarización cambiará en el momento en que se encuentre con algunos dipolos, no hay una manera fácil de restringir ese cambio. Así que esto también funciona contra las aeronaves sigilosas.

Aunque, no tengo idea de cómo esto es prácticamente posible. En el momento en que envía un fotón enredado a la atmósfera, hay muchas cosas que se convierten en un obstáculo, como ruido, cargas parásitas, lentes atmosféricos, etc. Todo esto arruina el enredo. Y además, el cambio de polarización en el enredo no es tan grande como el de un filtro de polarización normal (prisma de nicol, gafas 3d, etc.); es bastante pequeño. Es por eso que la mayoría de los experimentos que involucran enredos se realizan en cables de fibra óptica. Debe tomar un poco de cálculo, incluido quizás el aprendizaje automático para clasificar qué es el ruido y cuál es la señal.

También podría parecer que esto viola el teorema de no comunicación, pero no veo por qué lo hace. No estamos replicando un estado o teletransportando un estado usando la correlación. El estado existe tal como es, excepto que su base cambia cuando cambia la polarización. La información sobre el avión de detección se envía a través de ese cambio de base que ocurre cuando se modifica la polarización.

Descargo de responsabilidad: Ciertamente esperaba desacuerdos con esta publicación. Esta respuesta está destinada únicamente a darle una idea aproximada de cómo funcionan los radares cuánticos. Por el momento, eso es todo lo que tienes, porque nadie informado revelará secretos militares.