Avusturya Bilim ve Teknoloji Enstitüsü’nde çalışan fizikçiler, nesne algılama yöntemi olarak dolaşan fotonlara dayanan bir kuantum radar prototipi icat ettiler. Kuantum mekaniğinin cihazlara bu başarılı entegrasyonu, biyomedikal ve güvenlik endüstrilerini önemli ölçüde etkileyebilir. Araştırma Science Advances Dergisi’nde de yayınlandı.
Avusturya Bilim ve Teknoloji Enstitüsü’nde (IST) Profesör Johannes Fink’in liderliğinde bir araştırma grubu oluşturuldu. Araştırma grubunda Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nden (MIT) Stefano Pirandola ve York, İngiltere’den David Vitali ve Camerino Üniversitesi(İtalya) araştırmalar sonucu mikrodalga kuantum aydınlatması adı verilen yeni bir tür tespit teknolojisini ortaya çıkardılar.
Kuantum dolaşması, iki parçacığın birbirine bağlı kaldığı ve birbirlerinden ne kadar uzakta olduklarına bakılmaksızın fiziksel özellikleri paylaştığı fiziksel bir fenomendir. Kuantum radar olarak da bilinen prototip, klasik radar sistemlerinin sıklıkla başarısız olduğu gürültülü termal ortamlardaki nesneleri algılayabilir.Teknoloji, ultra düşük güçlü biyomedikal görüntüleme ve güvenlik tarayıcıları için potansiyel uygulamalara sahiptir.
Kuantum Nasıl Çalışıyor?
Araştırmacılar, geleneksel mikrodalgaları kullanmak yerine, sinyal ve boş fotonlar olarak adlandırılan iki foton grubunu birbirine dolaştırmaktadır. Sinyal fotonlar ilgilenilen nesneye doğru gönderilirken, boşta fotonlar parazit ve parazit olmadan göreceli olarak izole edilir
Sinyal fotonları geri yansıtıldığında, sinyal ve atıl fotonlar arasındaki gerçek dolaşma kaybolur, ancak az miktarda korelasyon hayatta kalır ve hedef nesnenin varlığını veya yokluğunu açıklayan bir imza veya desen oluşturur.
Yansıma geldiğinde, bu rölanti fotonun müdahalesini engelleyerek sinyal fotonun ne kadar uzağa gittiğini gösteren bir imza oluşur. İşte bu aşamaların hepsi ortaya kuantum radarını ortaya çıkarır.
Araştırmacılar mutlak sıfırın (-273,14 ° C) üzerindeki bir derecenin birkaç binde biri kadar oluşan dolaşıklığı kullanarak, oda sıcaklığında düşük yansıtıcılıklı nesneleri tespit edebilmişler.
Güvenlik Uygulamaları İçin Faydalı Olabilir
Bu, kuantum radarının önemli potansiyelini ve mikrodalga bazlı dolaşmada ilk uygulamayı ortaya çıkaran ilginç bir çalışma. Ancak, daha genel olarak kuantum aydınlatmanın potansiyel uygulamasını da bizlere gösteriyor
Kuantum radarlarının sağladığı büyük bir avantaj ise, gereken düşük elektromanyetik radyasyon seviyeleri. Araştırmacılar, kapalı ve kalabalık ortamlardaki güvenlik uygulamaları için kısa mesafeli düşük güçlü radarların yararlı olabileceğini söylüyorlar.
Kuantum Teknolojisi Klasik Radarlardan Daha Güçlü Olabilir
Kendi başına kuantum dolaşıklığı doğada kırılgan olsa da, cihazın geleneksel klasik radarlara göre birkaç avantajı vardır. Örneğin, düşük güç seviyelerinde, geleneksel radar sistemleri, nesnenin yansıdığı radyasyonu doğal olarak oluşan arka plan radyasyon gürültüsünden ayırt etmekte zorlandıkları için tipik olarak zayıf hassasiyetten muzdariptir.
Kuantum aydınlatma, kuantum dolaşımı tarafından üretilen sinyal ve avara fotonlar arasındaki benzerlikler olan sinyal fotonlarını (ilgilenilen nesneden alınan) ortam içinde üretilen gürültüden ayırt etmeyi daha etkili hale getirdiğinden bu soruna bir çözüm sunar.
Şu anda Calgary Üniversitesi’nde yardımcı doçent olan Barzanjeh, “Araştırmamızın arkasındaki ana mesaj, kuantum radar veya kuantum mikrodalga aydınlatmasının sadece teoride değil, pratikte de karşılaştırılmasıdır. Klasik düşük güce karşı kıyaslandığında radarlarla aynı şartlarda, çok düşük sinyalli foton sayılarında kuantum gelişmiş algılamanın üstün olabileceğini görüyoruz.” dedi.
Barzanjeh, “Tarih boyunca, burada gösterdiğimiz gibi bir kavramın kanıtı, gelecekteki teknolojik ilerlemelere doğru belirgin kilometre taşları olarak hizmet edecektir. Bu araştırmanın, özellikle kısa menzilli mikrodalga sensörleri için gelecekteki etkilerini görmek ilginç olacak.” diye belirtti.
Grup lideri Profesör Johannes Fink, “Bu bilimsel sonuç, yalnızca kuantum mekaniğinin algılamanın temel sınırlarını zorlamaya nasıl yardımcı olabileceğinin merakından kaynaklanan teorik ve deneysel fizikçileri bir araya getirerek mümkün oldu. Pratik durumlarda, deneyimli elektrik mühendislerinin yardımına ihtiyacımız olacak.Sonuçlarımızı gerçek dünyadaki tespit görevlerinde uygulanabilir hale getirmek için yapılması gereken çok iş var.” ifadelerini kullandı.
