Le radar quantique a été démontré pour la première fois

Illustration conceptuelle du radar Mme Tech

L'un des avantages de la révolution quantique est la capacité de percevoir le monde d'une nouvelle manière. L'idée générale est d'utiliser les propriétés particulières de la mécanique quantique pour effectuer des mesures ou produire des images autrement impossibles.

Une grande partie de ce travail est effectué avec des photons. Mais en ce qui concerne le spectre électromagnétique, la révolution quantique a été un peu à sens unique. Presque tous les progrès de l'informatique quantique, de la cryptographie, de la téléportation, etc. ont impliqué la lumière visible ou quasi visible.

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Aujourd'hui, cela change grâce au travail de Shabir Barzanjeh de l'Institut des sciences et technologies d'Autriche et de quelques collègues. Cette équipe a utilisé des micro-ondes intriquées pour créer le premier radar quantique au monde. Leur appareil, qui peut détecter des objets à distance en utilisant seulement quelques photons, laisse entrevoir la perspective de systèmes radars furtifs qui émettent peu de rayonnement électromagnétique détectable.

L'appareil est simple par essence. Les chercheurs créent des paires de photons micro-ondes intriqués à l'aide d'un dispositif supraconducteur appelé convertisseur paramétrique Josephson. Ils émettent le premier photon, appelé photon signal, vers l'objet d'intérêt et écoutent la réflexion.

En attendant, ils stockent le deuxième photon, appelé photon inactif. Lorsque la réflexion arrive, elle interfère avec ce photon oisif, créant une signature qui révèle la distance parcourue par le photon signal. Voila—radar quantique !

Cette technique présente des avantages importants par rapport au radar conventionnel. Le radar ordinaire fonctionne de manière similaire mais échoue à des niveaux de puissance faibles qui impliquent un petit nombre de photons micro-ondes. C'est parce que les objets chauds dans l'environnement émettent leurs propres micro-ondes.

Dans un environnement à température ambiante, cela équivaut à un fond d'environ 1 000 photons micro-ondes à tout instant, et ceux-ci submergent l'écho de retour. C'est pourquoi les systèmes radar utilisent des émetteurs puissants.

Les photons intriqués surmontent ce problème. Les photons de signal et de ralenti sont si similaires qu'il est facile de filtrer les effets d'autres photons. Il devient donc simple de détecter le photon signal lorsqu'il revient.

Bien sûr, l'intrication est une propriété fragile du monde quantique, et le processus de réflexion la détruit. Néanmoins, la corrélation entre le signal et les photons libres est encore suffisamment forte pour les distinguer du bruit de fond.

Cela permet à Barzanjeh and co de détecter un objet à température ambiante dans un environnement à température ambiante avec seulement une poignée de photons, d'une manière impossible à faire avec des photons ordinaires. Nous générons des champs intriqués à l'aide d'un convertisseur paramétrique Josephson à des températures millikelvin pour éclairer un objet à température ambiante à une distance de 1 mètre dans une configuration radar de preuve de principe, disent-ils.

Les chercheurs comparent ensuite leur radar quantique avec des systèmes conventionnels fonctionnant avec un nombre de photons tout aussi faible et affirment qu'il les surpasse de manière significative, mais uniquement sur des distances relativement courtes.

C'est un travail intéressant révélant le potentiel important du radar quantique et une première application de l'intrication basée sur les micro-ondes. Mais cela montre également l'application potentielle de l'éclairage quantique de manière plus générale.

Un grand avantage est le faible niveau de rayonnement électromagnétique requis. Notre expérience montre le potentiel en tant que méthode de balayage non invasive pour les applications biomédicales, par exemple, pour l'imagerie des tissus humains ou la spectroscopie rotationnelle non destructive des protéines, disent Barzanjeh et co.

Ensuite, il y a l'application évidente en tant que radar furtif difficile à détecter pour les adversaires par-dessus le bruit de fond. Les chercheurs disent que cela pourrait être utile pour les radars à faible puissance à courte portée pour les applications de sécurité dans des environnements fermés et peuplés.

Réf : arxiv.org/abs/1908.03058 : Illumination Quantique Micro-onde Expérimentale

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