Kína olyan új fejlesztésű radartechnológiát alkotott, amely gyökeresen megváltoztatja a lopakodó repülőgépek hatékonyságát, és ezzel lényegében feleslegessé teszi azok használatát.

Sajtóinformációk alapján Kína elindította egy innovatív, kvantumradar technológiát alkalmazó eszköz sorozatgyártását.

A South China Morning Post hírei szerint Kínában elindult egy forradalmi távérzékelő rendszer központi elemének, egy négycsatornás, egyfotonos detektor gyártása. Ez a detektor kulcsszerepet játszik a kvantumradarok működésében. De mit is jelent pontosan a kvantumradar?

Ez a jelenség a kvantum-összefonódás varázslatos világába vezeti el az érdeklődőket. Alapvetően arról van szó, hogy a fény legkisebb egységei, a fotonok, különös módon összekapcsolódhatnak egymással. A folyamat során az egyik fotont egy radarkészülék kibocsátja, míg a párját titokban tárolja és figyelemmel kíséri. Az összefonódás jelensége lehetővé teszi, hogy a két részecske jellemzői szoros kölcsönhatásban álljanak egymással. Amikor az első foton visszaverődik egy célobjektumról, kvantumállapota megváltozik, és ez a változás az összefonódott párjában is azonnal érzékelhetővé válik. A radarkészülék ezt az eltérést méri, lehetővé téve, hogy észlelje a távolban lévő tárgyakat.

A kvantum-összefonódás jelenségét a tudományos közösség már hosszú ideje tanulmányozza, és az elmúlt évtizedekben egyre inkább a figyelem középpontjába került.

Eddig a rendkívül alacsony hőmérsékletű érzékelők előállítása komoly kihívásokba ütközött, hiszen a berendezések működéséhez majdnem abszolút nulla fokra, vagyis -273,15 Celsius-fokra van szükség. Ám a hírek szerint a kínai kutatók áttörést értek el, mivel az ő újonnan kifejlesztett érzékelőjük -90 és -120 Celsius-fok között is képes működni. Az Anhui Kvantuminformációs Mérnöki Technológiai Kutatóközpont által létrehozott berendezés kiemelkedő érzékenységgel bír, és a fejlesztés során azt is figyelembe vették, hogy egyszerre négy csatornán keresztül, különböző irányokba bocsátanak ki fotonokat. Ez a megoldás jelentősen megnöveli az érzékelési hatókört és csökkenti a vak zónák kialakulásának esélyét.

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 megfogalmazva: a kvantumradar olyan, mint egy csendes vadász, aki a legnagyobb viharban is képes meghallani a legfinomabb visszhangokat.

Ráadásul ezt a felismerést kizárólag ő képes megtenni, hiszen minden kvantum-összefonódás teljes mértékben páratlan és másolhatatlan. Így nem csupán rendkívül érzékeny egy ilyen eszköz, hanem zavarni sem lehet, mivel csak az eltárolt, nyugalmi állapotú fotonok változásaira reagál. Ez azt jelenti, hogy olyan repülőgépeket is észlelni tud, amelyek a hagyományos rendszerek számára szinte láthatatlanok.

Az Army Recognition jelentése szerint, bár ígéretes kilátások vannak, a kvantumradar technológia még mindig a fejlődés korai szakaszában tart. Eddigi kísérletek során körülbelül 20%-os előny mutatkozott a hagyományos lokátorokhoz képest, ám ez az eredmény csupán laboratóriumi körülmények között és korlátozott hatótávolság mellett volt elérhető. Ahogy a távolság nő, a jel- és nyugalmi fotonok közötti összefonódás fenntartása egyre bonyolultabbá válik a légköri szóródás és interferenciák következtében. A nagy hatótávolságú érzékelés megvalósításához a referenciafotont hosszabb ideig kellene tárolni, de a kvantummemóriák fejlesztése jelenleg is folyamatban van.

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

Jelenleg az is problémát jelent, hogy a fotonpárok milliárdjainak valós idejű összehasonlításához rendkívül erőteljes számítógépek szükségesek, amelyek fejlesztése és tesztelése még folyamatban van. Az új típusú érzékelőknek ugyanakkor megvannak a maguk gyengeségei is, amelyek a kvantummechanika sajátos jellemzőiből adódnak. A korrelációkat könnyen befolyásolhatják a hőmérséklet-ingadozások, a rezgések és az elektromágneses interferenciák, amelyek jelromlást és pontatlanságot eredményezhetnek. Emellett a radar hatékony működése is korlátozott, mivel a fotonok egy része az útjuk során elvész.

Az eszközök háttere rendkívül bonyolult és költséges, mivel speciális hűtési megoldásokat és rendkívül érzékeny elektronikai alkatrészeket igényel. E komplex kihívások miatt a kvantumérzékelők jelenleg még nem terjedtek el széles körben a gyakorlatban. Egy potenciálisan jelentős fejlődési lépcső lehet a kínai kutatók által kifejlesztett négycsatornás, egyfotonos detektor — természetesen csak akkor, ha valóban létezik, és ha a sajtóban megjelent állítások a tulajdonságairól pontosak.

Amennyiben a mérnökök sikeresen túllépnek ezeken a nehézségeken, a harci gépek rejtett formaterve egy csapásra elveszíti majd a jelentőségét.

Ez a megközelítés teljesen új irányvonalat rajzolna ki a repülőgépek fejlesztésében: a radarok számára nehezen észlelhető formák helyett a mérnökök fókuszába az elektronikai hadviselés és a csalidrónok kerülhetnének. Ugyanakkor a hagyományos légtérfigyelő rendszerekbe integrált kvantumradarok folyamatos, valós idejű és rendkívül precíz képet biztosíthatnának egy ország légterében zajló bármilyen tevékenységről. Ez a technológiai ugrás új dimenziókat nyitna meg a légi hadviselés történetében, hiszen a radarok hatótávolságánál és érzékenységénél sokkal fontosabbá válna az adatok gyors gyűjtése és a feldolgozás sebessége.