DARPA создает новый «квантовый лазер» для военных нужд

Исследователи разрабатывают новый военный «квантовый лазер», способный прорезать туман и работать на больших расстояниях. DARPA (Агентство перспективных исследовательских проектов обороны США) выделило грант в размере 1 миллиона долларов на создание прототипа «квантового фотонного димерного лазера». Эта технология использует квантовую запутанность для объединения световых частиц и генерации высококонцентрированного лазерного луча.

Лазеры играют ключевую роль в военных операциях, спутниковой связи, технологиях наведения, системах картографии и отслеживания, таких как лидар. Обычные лазеры работают за счет стимулирования электронов в атомах, которые осциллируют в унисон. Когда эти электроны переходят из состояния высокой энергии в состояние низкой энергии, они излучают когерентный свет с одинаковой длиной волны и фазой.

Использование запутанных фотонов позволяет квантовому фотонному димерному лазеру сохранять точность и мощность на больших расстояниях и в неблагоприятных условиях, говорится в заявлении ученых. Это делает квантовые лазеры более эффективными для военных приложений, таких как наблюдение и защищенная связь в суровых условиях.

По словам руководителя проекта Джун-Тсуна Шена , доцента кафедры электрической и системной инженерии Вашингтонского университета в Сент-Луисе, «фотоны кодируют информацию во время путешествия, но атмосфера сильно влияет на них. Когда два фотона связаны, они все еще подвержены воздействию атмосферы, но могут защищать друг друга, сохраняя часть фазовой информации».

Квантовый фотонный димерный лазер работает за счет связывания пар фотонов через квантовую запутанность . Квантовая запутанность — сложное явление в квантовой механике, при котором две или более частицы становятся взаимосвязанными таким образом, что одна частица мгновенно влияет на состояние другой, независимо от расстояния между ними. Связанные через квантовую запутанность фотонные димеры действуют как единое целое, что упрощает их манипулирование и увеличивает энергию и стабильность лазера.

Предыдущее исследование команды Шена, опубликованное в декабре 2020 года, показало, как технология квантового фотонного димерного лазера может улучшить глубокую визуализацию человеческого мозга. В этом исследовании использовались фотонные димеры для картирования сложных нейронных структур. Технология также может найти применение в квантовых вычислениях и телекоммуникациях, что может привести к более быстрым и безопасным способам передачи данных.

Шен отметил: «Мы пытаемся использовать свойства запутанности для создания чего-то инновационного. Запутанность позволяет делать многие вещи, о которых мы только мечтали, и это лишь верхушка айсберга».