先見の明のあるスキーム
それでも、計算は実験者に目標を与えました。 2015 年、MIT の研究者は、光周波数での量子照明を実証し、信号対雑音比が 20% 増加することを実現しました。しかし、その実験には大きな限界がありました。全体的なアイデアは、明るい背景に対してオブジェクトを検出することでしたが、室温では光学的背景がほとんどないため、周囲が目に見えるほど光ることはありません。そのため、MIT チームは人工的な背景光を生成する必要がありました。
レーダーが機能するマイクロ波帯域では状況が異なると、オーストリア科学技術研究所の実験物理学者 Johannes Fink は言う。室温では、マイクロ波はあらゆるものから、空気からも放出されます。 「背景が常に存在するため、人々はマイクロ波に興味を持っています」と彼は言います。ステルス技術は、マイクロ波周波数での反射率を抑えることで軍用機を隠し、周囲の輝きが飛行機の反射を覆い隠します。
量子照明は、ステルス技術を打ち負かす方法を約束するように見えました。ただし、マイクロ波を使用してこのスキームを実証することは困難であることがわかっています。物理学者は、結晶の代わりにジョセフソン パラメトリック コンバーターと呼ばれるギズモを使用して、単一のマイクロ波パルスから絡み合ったマイクロ波パルスのペアを生成できます。しかし、その装置は絶対零度に近い温度でしか動作しないため、液体ヘリウムで冷却されたクライオスタット内で動作する必要があります。
それでも、2019 年にウィルソンと同僚は、2019 年 3 月に Applied Physics Letters で報告したように、絡み合ったマイクロ波を生成し、それらを使用して同じクライオスタット内の物体を検出できることを実証しました。 .フィンク;現在カルガリー大学の物理学者であるシャビール・バルザンジェ。と同僚は同様の実験を行ったが、5 月 8 日の Science Advances で報告したように、信号パルスを増幅し、クライオスタットから取り出して室温の物体を検出した。 .
しかし、このスキームを実際に機能させるには、物理学者は、反射パルス (またはそれを置き換えるバックグラウンド) が戻るまで、保持されたマイクロ波パルスも保持する必要があります。次に、量子波が干渉できるように、両方のパルスを一緒に測定できます。しかし、これまでのところ、誰もそれを行っていません。代わりに、保持されたパルスをすぐに測定し、後で戻ってくるパルスを測定しました。これにより、実験では量子相関からのゲインがすべて消去されます。
実験者が技術的なハードルを克服できたとしても、量子レーダーには依然として致命的な弱点があると研究者は述べています。マイクロ波の絡み合ったパルスは、ブロードキャスト パルスが非常に微弱な場合にのみ利点を提供します。パルスが 2 つ以上の光子を含む場合、余分な量子相関は目立たなくなります。実際のレーダーでは圧倒的にそうです。 「パワーを上げれば、量子と古典の間に何の違いも見られないだろう」とバルザンジェは言う。そして、パワーを上げることは、感度を改善するためのはるかに簡単な方法です.
フランスの航空宇宙機関 ONERA の物理学者で、レーダーを専門とする Fabrice Boust は、このような考慮事項は、量子レーダーが飛行機の追跡などの長距離用途に展開されることは決してないことを示唆しています。そして、中国がどのようなシステムを開発したとしても、それが一般に考えられているような量子レーダーではないことはほぼ確実だと彼は言う. 「彼らが量子レーダーを発表したとき、それは機能していなかったと私は確信しています」とBoust氏は言います。 「しかし、彼らは反応があることを知っていました。」
Fink は、彼の個人的な目標は依然として科学的であると述べています。まぶしさで隠れた物体を検出するための絡み合いの真の利点を実験室で実証することです。しかし、ステルス航空機を検出するために量子レーダーを配備するという夢は、おそらく消え去るだろう、とソルボンヌ大学の理論家ジャコモ・ソレッリは言う。 「この技術を長期的に適用することは、資金提供機関の多くの関心を確実に奪うことになるでしょう」と彼は言います。
シャピロは確信が持てません。今週、電気電子技術者協会のオンライン レーダー会議の特別セッションで、研究者が再び量子レーダーについて議論した、と彼は指摘します。
