Des physiciens viennent de construire le premier prototype fonctionnel d'un 'radar quantique'

Illustration radar quantique. (IST Autriche/Philip Krantz)

Intrication quantique – ce phénomène quantique étrange mais potentiellement extrêmement utile où deux particules sont inextricablement liées à travers l'espace et le temps – pourrait jouer un rôle majeur dans la future technologie radar.

En 2008 , un ingénieur du MIT a imaginé un moyen d'utiliser les fonctionnalités de enchevêtrement éclairer des objets en utilisant très peu de photons. Dans certains scénarios, une telle technologie promet de surpasser les radars conventionnels, selon ses fabricants, en particulier dans les environnements thermiques bruyants.

Maintenant, les chercheurs ont poussé l'idée beaucoup plus loin, démontrant son potentiel avec un prototype fonctionnel.



La technologie pourrait éventuellement trouver diverses applications dans les domaines de la sécurité et du biomédical : mieux construire IRM scanners, par exemple, ou donner aux médecins un autre moyen de rechercher des types particuliers de cancer .

«Ce que nous avons démontré est une preuve de concept pour le radar quantique à micro-ondes», dit le physicien quantique Shabir Barzanjeh , qui a dirigé les travaux à l'Institut autrichien des sciences et de la technologie.

'Grâce à l'intrication générée à quelques millièmes de degré au-dessus du zéro absolu, nous avons pu détecter des objets à faible réflectivité à température ambiante.'

L'appareil fonctionne selon les mêmes principes qu'un radar normal, sauf qu'au lieu d'envoyer des ondes radio pour balayer une zone, il utilise des paires de photons intriqués.

Les particules intriquées se distinguent par leurs propriétés qui sont plus corrélées les unes aux autres que ce à quoi vous vous attendriez par hasard. Dans le cas du radar, un photon de chaque paire intriquée, qualifié de photon signal, est envoyé vers un objet. Le photon restant, décrit comme un oisif, est maintenu en isolement, en attendant un rapport.

Si le photon du signal est réfléchi par un objet et est capturé, il peut être combiné avec l'oisif pour créer un motif d'interférence de signature, distinguant le signal des autres bruits aléatoires.

Comme les photons du signal sont réfléchis par un objet, cela brise en fait le intrication quantique au sens le plus vrai. Cette dernière recherche vérifie que même lorsque l'enchevêtrement est rompu, suffisamment d'informations peuvent survivre pour l'identifier comme un signal réfléchi.

Il consomme peu d'énergie et le radar lui-même est difficile à détecter, ce qui présente des avantages pour les applications de sécurité. Cependant, le plus grand avantage de ce système par rapport au radar conventionnel est qu'il est moins gêné par le bruit de fond du rayonnement, ce qui affecte la sensibilité et la précision du matériel radar standard.

«Le message principal de nos recherches est que l'éclairage par radar quantique ou micro-ondes quantique n'est pas seulement possible en théorie, mais aussi en pratique», dit Barzanjeh .

«Lorsque nous comparons des détecteurs classiques à faible puissance dans les mêmes conditions, nous constatons déjà, à des nombres de photons à très faible signal, que la détection à amélioration quantique peut être supérieure.»

Il y a beaucoup de potentiel excitant ici, même si nous ne devrions pas encore nous précipiter. L'intrication quantique reste un processus incroyablement délicat à gérer, et l'intrication des photons nécessite dans un premier temps un environnement très précis et ultra-froid.

Barzanjeh et ses collègues poursuivent leur développement de l'idée du radar quantique, encore un autre signe de la façon dont la physique quantique est susceptible de transformer nos technologies dans un avenir proche - dans tout, decommunicationàsupercalcul.

'Tout au long de l'histoire, des preuves de concepts telles que celle que nous avons démontrée ici ont souvent servi de jalons importants vers de futures avancées technologiques', dit Barzanjeh .

'Il sera intéressant de voir les implications futures de cette recherche, en particulier pour les capteurs à micro-ondes à courte portée.'

La recherche a été publiée dans Avancées scientifiques .

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