Група американських учених на чолі з Юнг-Цунг Шеном – доцентом кафедри електротехніки та системної інженерії Університету Вашингтона в Сент-Луїсі – розробляє "квантовий лазер" військового рівня, який зможе прорізати туман та працювати на великих відстанях, пише Live Science.
На цю розробку Агентство передових оборонних дослідницьких проєктів Міністерства оборони США (DARPA) виділило грант 1 мільйон доларів.
Лазери відіграють велику роль у військовій справі: від супутникового зв'язку та технологій наведення до систем картографування та стеження, таких як лідар (виявляє джерело світла та визначає його дальність).
Звичайні лазери працюють, стимулюючи електрони в атомах коливатися в унісон. Коли ці електрони переходять зі стану з високою енергією в стан з низькою енергією, вони випромінюють "когерентне" світло з однаковою довжиною хвилі та фазою. Коли це світло відбивається між дзеркалами всередині лазерного пристрою, воно перетворюється на концентрований лазерний промінь.
Передбачається, що інноваційний квантовий фотонно-димерний лазер зможе за допомогою заплутаних фотонів зберігати точність та потужність на великих відстанях та в несприятливих умовах. Таким чином, за словами вчених, квантові лазери зможуть забезпечити кращу продуктивність військових пристроїв, наприклад, для спостереження та безпечного зв'язку в суворих умовах.
"Фотони кодують інформацію, коли вони подорожують, але подорож через атмосферу деструктивна для них. Коли ж два фотони пов'язані разом, вони, як і раніше, страждають від впливу атмосфери, але можуть захистити один одного, так що інформація про фазу зберігається довше", – каже Шен.
За словами дослідників, коли два фотони з'єднуються один з одним за допомогою квантової заплутаності, вони створюють так звані фотонні димери. Цими парами фотонів легше маніпулювати, оскільки вони діють як єдине ціле, і будь-яка зміна, застосована до одного фотона, впливає безпосередньо на інший.
Таке зв'язування світлових частинок збільшує енергію та стабільність лазера, покращуючи його роботу на великих відстанях та в несприятливих умовах, таких як екстремальні температури та туман.
У 2020 році команда Шена опублікувала результати дослідження того, як можна використовувати технологію квантового фотонно-димерного лазера для покращення глибокої візуалізації мозку. Вчені використовували фотонні димери для картування складних нейронних структур.
За словами дослідників, ця технологія також може зіграти роль у квантових обчисленнях та телекомунікаціях, що, можливо, призведе до створення більш швидких та безпечних способів передачі даних.
Тим часом вчені з Хунаньського університету в Китаї створили найпотужніший у світі фононний лазер, який, на відміну від звичайного лазера, випромінює частинки не світла (фотони), а звуку – фонони.