A South China Morning Post arról számolt be, hogy Kínában megindult egy forradalmian új távérzékelő rendszer központi elemének gyártása. Ez egy négycsatornás, egyfotonos detektor, amely a kvantumradarok legfontosabb része. De mi is az a kvantumradar?

Ez egy olyan fizikai jelenségre épül, amit kvantum-összefonódásnak neveznek. A lényege, hogy a fény legkisebb alkotórészei, a fotonok között szoros kapcsolatot lehet létrehozni. A két, összefonódott részecske egyikét a radarkészülék kibocsátja, a másikat pedig eltárolja és megfigyeli. Az összefonódás miatt a részecskék tulajdonságai összekapcsolódnak. A kibocsátott részecske a célba vett tárgyról visszaverődik és eközben a kvantumállapota megváltozik. Ez az eltérés a vele összefonódott párjánál is megjelenik. A készülék ezt méri és így észleli a távolba lévő tárgyat.

A kvantum-összefonódás jelenségét már régóta ismerik a tudósok,

de eddig csak nagyon nehezen sikerült előállítani. Ehhez ugyanis abszolút nulla fok, vagyis –273,15 Celsius-fok közelébe kell lehűteni a berendezést. A kínaiak – ha igaz a hír – ellenben megoldották, hogy az ő érzékelőjük –90 és –120 Celsius-fok között is működjön. Az anhui Kvantuminformációs Mérnöki Technológiai Kutatóközpont által kifejlesztett berendezés rendkívüli érzékenységű, amit azzal fejeltek meg, hogy egyszerre négy csatornán keresztül, különböző irányokba bocsát ki fotonokat, jelentősen növelve az érzékelési lefedettséget és csökkentve a vak zónákat.

A kvantumradar legfőbb haditechnikai előnye abban rejlik, hogy képes olyan objektumokat is felfedezni, amelyeket a hagyományos radarok nehezen vagy egyáltalán nem tudnak azonosítani. A lopakodó repülőgépeket például úgy alakítják ki, hogy a külső felületük szétszórja vagy elnyelje a radarhullámokat, jócskán lecsökkentve ezzel a vevőhöz visszatérő sugárzás erősségét. A kvantumradar azonban a kibocsátott és visszatartott fotonok közötti összefonódást használja ki, nem pedig a rádiójelek reflexiójának változását méri. Még ha egy lopakodó repülőgép csak néhány fotont is ver vissza, a készülék akkor is azonosítani tudja, a másik nyugalmi helyzetű foton állapotának változásából.

Egyszerűen fogalmazva: a kvantumradar olyan, mint az a vadász, aki ugyan suttog, de a visszhangot még a legharsányabb viharban is meghallja.

Ráadásul azt csak ő ismerheti fel, hiszen minden kvantum-összefonódás teljesen egyedi és utánozhatatlan. Így aztán nemcsak rendkívül érzékeny egy ilyen berendezés, hanem még zavarni sem lehet, mivel csak az eltárolt, nyugalmi állapotú foton változásait veszi figyelembe. Ez azt jelenti, hogy olyan repülőgépeket is képes észlelni, amelyek a hagyományos rendszerek számára láthatatlannak tűnnek.

Az Army Recognition azonban azt írja, hogy az ígéretek ellenére a kvantumradar még gyerekcipőben jár. Az eddigi kísérletek körülbelül 20 százalékos előnyt mutattak a klasszikus lokátorokhoz képest, de azt is csak laboratóriumi körülmények között és kis hatótáv esetén. A jel- és a nyugalmi fotonok közötti összefonódás fenntartása viszont a távolság növekedésével egyre nehezebbé válik a légköri szóródás és az interferencia miatt. A nagy hatótávolságú érzékeléshez hosszabb ideig kell tárolni a referenciafotont, de az ilyen kvantummemóriák fejlesztés még folyik.

A legtöbb prototípus pedig csupán az abszolút nulla fok közelében tudja megtartani a fotonok közti korrelációt.

Egyelőre az is gond, hogy a fotonpárok milliárdjainak valós idejű összehasonlításához hatalmas teljesítményű számítógépek kellenek, amelyekkel szintén csak kísérleteznek. Persze az újfajta érzékelőnek vannak gyengeségei is, amelyek a kvantum természetének egyenes következményei. A korrelációkat könnyen megzavarja a hő, a rezgés és az elektromágneses interferencia, ami jelromlást és pontatlanságot okoz. A radar effektív hatótávolsága is korlátozott, mivel útközben sok foton elvész.

Az eszköz infrastruktúrája összetett és drága amiatt, hogy különleges hűtést, valamint roppant érzékeny elektronikát igényel. E korlátok miatt a kvantumérzékelők egyelőre a gyakorlatban még nem igen használhatók. E fejlesztésnek lehet fontos lépcsője a kínaiak által készített négycsatornás, egyfotonos detektor, persze csak ha valóban létezik és tényleg igazak azok a tulajdonságai, amiket a sajtóban megszellőztettek.

Ha a mérnökök végül megoldják ezeket a kihívásokat, akkor egy csapásra értelmetlenné válik a harci gépek lopakodó kialakítása.

Ez pedig új irányba terelné a repülők fejlesztését: a radarok számára nehezen érzékelhető formák helyett az elektronikai hadviselés és a csalidrónok lennének a legfontosabbak a mérnökök számára. Ugyanakkor a hagyományos légtérfigyelő rendszerekbe illesztett kvantumradarok folyamatosan, valós idejű és hihetetlenül pontos képet adhatnak egy ország légtérben történő bármilyen mozgásról. Mindez teljesen új fejezetet nyitna a légi hadviselés történetében, hiszen a radarok hatótávolságánál, érzékenységénél fontosabb lesz az adatgyűjtés gyorsasága és az elemzés sebessége.