Kuantum devriminin avantajlarından birisi de dünyayı yeni bir şekilde algılama yeteneğidir. Genel amaç, ölçüm yapmak veya imkansız olan görüntüler üretmek için kuantum mekaniğinin özel özelliklerinden yararlanmaktır. Bu çalışmaların çoğu fotonlarla yapılıyor, ancak elektromanyetik spektrum söz konusu olduğunda, kuantum devrimi biraz tek yönlü hâle geliyor. Kuantum hesaplama, kriptografi, ışınlanma vb. gibi gelişmelerin hemen hemen hepsinde görünür bir ışığı etkiledi. Ancak bu etki, Avusturya Fen Bilimleri Enstitüsü’ndeki Shabir Barzanjeh önderliğindeki çalışmalar sayesinde değişiyor. Bu ekip, dünyanın ilk kuantum radarını oluşturmak için dolaştırılmış mikrodalgalar kullandı.
Kuantum radar nasıl çalışıyor?
Cihaz özünde basittir. Araştırmacılar, “Josephson parametrik dönüştürücü” olarak adlandırılan bir süper iletken cihaz kullanarak dolaştırılmış mikrodalga foton çiftleri oluşturur. “Sinyal foton” adı verilen ilk fotonu, ilgilenilen nesneye doğru ışınlarlar ve yansımayı dinlerler. Bu arada, avara foton denilen ikinci fotonu saklarlar. 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.
Geleneksel radarlardan ne farkı var?
Bu tekniğin geleneksel radarlara göre bazı önemli avantajları vardır. Sıradan radar da benzer şekilde çalışır, ancak az sayıda mikrodalga foton içeren düşük güç seviyelerinde başarısız olur. Çünkü ortamdaki sıcak nesneler kendi mikrodalgalarını yayarlar. Oda sıcaklığında, (bu herhangi bir anda yaklaşık 1000 mikrodalga fotonluk bir fon anlamına gelir) bu radarlar geri dönen yankıyı bastırır. Bu nedenle radar sistemleri güçlü vericiler kullanır. Dolaşmış fotonlar bu sorunun üstesinden gelir. Sinyal ve rölanti fotonları o kadar benzerdir ki diğer fotonların etkilerini filtrelemek kolaydır. Böylece geri döndüğünde sinyal fotonunu algılamak kolaylaşır.
Tabii ki, dolaşma kuantum dünyasının kırılgan bir özelliğidir ve yansıma süreci onu yok eder. Bununla birlikte, sinyal ile rölanti fotonları arasındaki korelasyon, onları arkaplan gürültülerinden ayıracak kadar güçlüdür. Araştırmacılar, kuantum radarlarını, benzer şekilde az sayıda fotonla çalışan geleneksel sistemlerle karşılaştırmaya devam ediyor ve sadece nispeten kısa mesafelerde de olsa, önemli ölçüde daha iyi performans gösterdiğini söylüyor.
Güvenlik uygulamaları için 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.
