O kvantových radarech se mluvilo již celá desetiletí. Vědci i vojáci se shodovali, že by takový radar mohl fungovat a společně snili o tom, jaké změny do válčení by takové zařízení přineslo. Teď snění končí a kvantový radar se stal realitou. Rakouští specialisté postavili a nedávno takové poprvé otestovali prototyp tohoto podivuhodného zařízení.
V rakouském institutu Institute of Science and Technology – Austria (IST Austria) vyvinuli kvantový radar s vysokým rozlišením, který dokáže poskytnout velké množství informací o cílech, které bylo doposud obtížné detekovat. S takový kvantovým radarem bude možné získat dostatečné množství údajů pro určení konkrétního typu letounu, rakety anebo dalších vzdušných cílů, které tento radar zachytí.
Rakouský kvantový radar využívá techniku kvantové iluminace, která byla původně vyvinutá pro viditelné světlo. Kvantová iluminace zužitkovává kvantový entanglement, čili kvantové provázání, a funguje, i když je původní entanglement mezi fotony zrušen šumy v prostředí. Kvantový radar v tomto případě funguje tak, že vytváří kvantově entanglované páry fotonů mikrovlnného záření. Jeden ze dvojice fotonů zařízení vyšle do zkoumaného prostoru, zatímco druhý si ponechá pro odečítání dat. Pokud první z fotonů na něco „narazí“, tak se změní jeho vlastnosti, což se díky entanglementu okamžitě projeví i na druhém ze dvojice fotonů. Výsledkem toho je, že kvantový radar získá detailní informaci o zachyceném objektu.
Soudobé radary fungují obstojně a detekují cíle velmi dobře. Dovedou zjistit jejich výšku, azimut i vzdálenost. Jinak je ale pro ně cíl beztvarým chrchlem a není na první pohled jasné, co je zač. Proto se operátoři protivzdušné obrany musejí spoléhat ještě na další zařízení, s jejichž pomocí mohou určit, jestli se jedná o stíhačku, bombardér nebo třeba civilní letoun.
Kvantový radar naproti tomu poskytne celou řadu informací o tvaru cíle, díky nimž je možné blíže určit, o jaký typ stroje vlastně jde. Kvantový radar by mohl rozeznat například úhel, jaký svírají křídla letounu, tvar jeho přední části nebo třeba počet a umístění motorů. Velkou výhodou kvantového radaru by mělo být i to, že vyzařuje velmi malé množství energie a je tudíž velmi obtížné ho detekovat.
Právě stealth povaha kvantového radaru mu poskytuje výjimečnou taktickou výhodu v bojových operacích. Kvantový radar by mohl spolehlivě odhalit pronikající letoun protivníka, aniž by sám prozradil svou pozici. Vzhledem k tomu by protivníkův letoun nepoužil obranné rušení radarů a rádiových signálů a byl tím pádem více zranitelný protileteckou obranou i číhajícími stíhacími letouny.
Kolem kvantových radarů se šíří zvěsti, že by měly v pohodě detekovat stealth letouny. Díky tomu by se prý stealth technologie měly stát v podstatě zbytečnými. Experti ale upozorňují, že to je značné zjednodušení možné účinnosti kvantových radarů. Zásadní výhodou kvantových radarů je podle nich zobrazování cílů ve vysokém rozlišení, které umožňuje jejich identifikaci.
Literatura
Popular Mechanics 26. 8. 2019.
Čínský kvantový detektor ponorek může uzavřít Jihočínské moře
Autor: Stanislav Mihulka (30.08.2017)
Pošle kvantový radar technologii stealth do starého železa?
Autor: Stanislav Mihulka (22.04.2018)
Nový obranný systém Cheetah může zasáhnout proti leteckým bombám
Autor: Stanislav Mihulka (08.04.2019)
Diskuze:
Možná...
Jan Pokorný1,2019-09-03 11:28:48
...kvantový radar funguje na principu kvantového zobrazování pomocí nedetekovaných fotonů.
V Nature o tom vyšel článek (https://www.nature.com/articles/nature13586), celý obsah se dá najít i na neplacených stránkách. O tomto článku zde dokonce už pan Mihulka kdysi psal.
Pomocí mazané konstrukce byli autoři schopní dosáhnout stavu, kdy překážka v cestě letícího fotonu způsobila potenciální "přenos informace", a tedy kolaps vlnové funkce. Detektor sesterského fotonu, který s objektem vůbec nepřišel do styku poté zaznamenal dopad "částice" (žádná interference). V momentě, kdy letící foton na žádnou překážku nenarazil, k potenciálnímu přenosu informace nedocházelo a detektor sesterské částice tak zaznamenával interferenci.
I když je v pokusu třeba detekovaný objekt umístit mezi dvě části zařízení, což u radaru dost dobře nejde, dokážu si představit rozšíření konstrukce pokusu, které by toto dokázalo vyřešit.
Výhodou tohoto systému je zároveň skutečnost, že pro srážku s objektem je možné použít fotony o jiných vlnových délkách než jaké mají sesterské fotony zaznamenávané detektorem. V ideálním případě by pak radar mohl vysílat v podstatě šum a pro detekci používat jednu vlnovou délku.
Nejsem odborník, můj poněkud zmatečný výklad berte prosím s rezervou, ale článek rozhodně doporučuji k přečtení.
K využitelnosti daleko
Vít Výmola,2019-09-02 17:57:39
Především je asi potřeba trochu krotit závěry. Podle původního zdroje (viz. níže v diskuzi) se rakouskému týmu podařilo demonstrovat princip v laboratoři, s několika fotony a na vzdálenost jednoho metru. To má ke skutečnému a praktickému radaru opravdu hodně daleko a moc bych nepochyboval, že v různých vojenských laboratořích jsou už v podobné fázi, akorát se s tím z pochopitelných důvodů tak veřejně nechlubí.
Tak ja bych to taky zkusil
Jakub Preclík,2019-08-30 23:49:40
Chtel bych podotknout pro laiky, ze provazane fotony jsou z kvantoveho hlediska identicka dvojcata. Pokud se jednomu z nich neco stane, projevi se to okamzite i na tom druhem. Nadseni z takoveho kouzla ale vyprcha ve chvili, kdy si uvedomime, ze to co se mu stane muze byt take jen nase mereni. Cili nemuzeme se prubezne koukat na nasem fotonu v laborce, jestli k pruzkumu vyslany foton uz na neco narazil nebo ne. Jak to jednou udelame, zjistime stav toho vzdaleneho fotonu fajn ale tim cele provazani (kouzlo) nenavratne znicime. Pokud by se tedy pruzkumny foton uz nevracel, musel by nam protivnik ve stihacce laskave sdelit co na nasem fotonu nameril i on, poslat nam to normalne vysilackou, tedy zase pouze svetelnou rychlosti. Jak je tu uz zmineno, pochytaji se vsechny fotony co prijdou odrazem zpet, pekne svetelnou rychlosti a zmeri se. vzhledem k tomu ze mame k dispozici nase uchovane fotony, muzeme zacit merit nase versus vsechny prichozi a ve statistice uvidime korelaci v urcitych pripadech paru "nas schovany a nas smirovaci" a to byly ty, co jsme jimi smirovali na dalku a zbyle muzeme zahodit. Cili opet jak tu uz bylo receno: potlaci to sum pozadi a zvysi presnost. To je ukol tech jakoby "oznackovanych fotonu".
Vrati se tedy ten foton nebo ne?
M Hejtmanek,2019-08-30 16:38:21
Mohl by mi nekdo vysvetlit, jestli se ten vyslany foton tedy vrati nebo ne?
Pokud se vrati, je to celkem jasne, ale nechapu pak diky cemu to pak ma teda lepsi rozliseni a pruchodnost.
Pokud se nevrati, tak nerozumim jak poznaji ze ten lokalni foton zmenil stav, kdyz se stav zjisti az jednorazove pri jeho precteni = musel by se prece precist az s nejakym zpozdenim, kdy mame jistotu ze uz mohl dosahnout cile, a pak sledovat nejaky statisticky sum, nebo ne?
Pak ale by to znamenalo, ze muzu poslat proud takovych fotonu na Mars, kde je nejaka deska bud schovana nebo ne, a znamena to 0 nebo 1. Tesne pred dorazenim fotonu nekdo bude na Marsu tu desku otacet, na zemi cist vysledky radaru ktere se projevi jen s minimalnim zpozdenim, a mame nadsvetelnou komunikaci? To se mi nezda ...
Fakt tomu nerozumim a budu rad kdyz mi to nekdo vysvetli, diky :-)
Re: Vrati se tedy ten foton nebo ne?
M Hejtmanek,2019-08-30 16:51:11
Uz asi nemusite, pokud je pravda tady: https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_radar
Tj. fotony se konvertuji na mikrovlny, a pak pri navratu se tim kvantovym provazanim detekuji jen ty spravne vyslane realne radarem, a tim se potlaci sum pozadi, timpadem jich nemusi byt tolik nebo se jich muze po ceste dost ztratit ...
Re: Re: Vrati se tedy ten foton nebo ne?
Jan Balaban,2019-08-30 17:32:07
Číňania a Rakúšania v tomto obore spolupracujú a sú pravdepodobne najďalej.
Re: Vrati se tedy ten foton nebo ne?
Vojta Ondříček,2019-08-30 18:17:41
Myslím, že tomu nerozumí nikdo a nikdo si to nechce přiznat.
Fotony jsou ernergetické, nehmotné částice/vlny, které nelze z principu definice zastavit. Kdysi jsem četl, že se to "uvěznění" fotonu někomu zdařilo, akorát nebylo z článku jasné, jak ten "uvězněný" foton identifikovali.
Rovněž mi není jasná produkce dvou spřažených fotonů, jejich rozdělení (jsou sourozenci, dvojčata), nasměrování jednoho individua na cíl a pozorování změny druhého individua.
Ten váš test s cílem na Marsu je dobrý. Když bude Mars od nás vzálen řekněme přesně 10 světelných minut, tak by "uvězněné" fotonové dvojče sebou škublo v okamžiku dopadu sourozence na Mars, tedy 10 minut po jeho vyslání na cíl. Ideální by bylo vyrobit tedy spřažený párek fotonů a "uvěznit" každé individuum do jedné pasti. Tu jednu past dopravit na Mars a tam do "uvězněného" fotonu dloubat a v tom samém okamžiku na Zemi pozorovat škubání jeho zpřaženého dvojčete.
No neva. Jen tak mimochodem, onen IST institut, který stojí státní kapsu skoro jeden milion (Eur) ročně, sídlí v arálu před několika lety zavřeného blázince.
Jestli je to o onom zázračném radaru pravda, tak se zakrátko stane Rakousko nejbohatší a nejmocnější zemí na Zemi. Na takový zázrak čekaj nejen všechny khaki-mozky, ale i všechny radarové stanice světa.
Ještě na okraj - před několika lety byla "zahájena" výroba a distribuce fůzních generátorů tepla - energie prakticky zdarma. Sám bych takový dvaceti kW generátor potřeboval na vytápění baráku, ale nevím kde ho sehnat.
Před dvěmi lety vynalezl jeden český vynálezce lítiový akumulátor a zahájil jeho výrobu. Ten akumulátor je levnější, trvanlivější, má větší kapacitu než konkurence. Tesla by se bez něj neobešla.
Také jsme tu měli neutrína rychlejší světla ...
Re: Re: Vrati se tedy ten foton nebo ne?
Stanislav Kneifl,2019-08-30 19:47:19
Měl jste zůstat u první věty, ta ještě dávala smysl ;-)
Re: Re: Re: Vrati se tedy ten foton nebo ne?
Vojta Ondříček,2019-08-31 03:30:21
Chápu, víc než jednu větu nezvládáte.
Re: Re: Re: Re: Vrati se tedy ten foton nebo ne?
Stanislav Kneifl,2019-08-31 23:12:41
Jak pravil jistý profesor při hodnocení písemné práce jistého studenta: „To je tak strašný, že už to ani není špatně“ :-)))
Re: Re: Re: Re: Vrati se tedy ten foton nebo ne?
Stanislav Kneifl,2019-08-31 23:21:10
Zpomalení světla - např. http://fyzmatik.pise.cz/742-zpomaleni-svetla.html
K metodám vytváření propojených párů částic se toho dá najít taky dost.
Nemůžete "šťouchnout" do jedné částice z páru a "koukat", co se "stane" s tou druhou - to je prostě nesmysl.
Ten zázračný radar pořád ještě potřebuje odražené fotony - a musí uchovat každý vyslaný foton a to ještě v koherentním stavu, takže jich nemůže vysílat libovolně mnoho. Aplikace budou spíše v medicínských zobrazovacích metodách na pár decimetrů, než ve vojenských radarech.
Studená fúze je hoax, horká fúze je na hranici protoypu, fúzní reaktory se rozhodně ještě nevyrábějí.
Neutrina rychlejší než světlo byla „vytvořena“ špatně zasunutým kabelem.
Re: Re: Re: Re: Re: Vrati se tedy ten foton nebo ne?
Richard Pálkováč,2019-09-01 13:29:27
Svetlo je možné spomaliť ľubovoľne, ale fotón, sa medzi dvomi susednými časticami, šíri vždy rýchlosťou "c".
Tým "uvěznění fotonu", mal diskutér nad Vami, na mysli Nobelovu cenu za fyziku z roku 2012, za objavenie takej metódy zistenia existencie fotónu pomocou Rydbergových atómov a Ramseyovho interferometra, pri ktorej sa tento fotón nezničí.
Je to o dost jinak
Stanislav Kneifl,2019-08-30 11:08:01
Tady je původní zdroj, mediální tichá pošta udělala z kvantového radaru kouzelný radar...
https://www.technologyreview.com/s/614160/quantum-radar-has-been-demonstrated-for-the-first-time/
Cože?
Martin Redl,2019-08-30 08:03:18
"Pokud první z fotonů na něco „narazí“, tak se změní jeho vlastnosti, což se díky entanglementu okamžitě projeví i na druhém ze dvojice fotonů. Výsledkem toho je, že kvantový radar získá detailní informaci o zachyceném objektu."
Jak by mohl získat informaci, když se z kvantového entaglementu informace získat nedá?
Re: Re: Cože?
Vlado S.,2019-08-30 13:42:54
Měl jsem za to, že informace se z provázání získat dají, jenom po získání informace kvantový stav toho fotonu zaniká, resp. se mění.
Re: Cože?
Richard Pálkováč,2019-08-30 10:16:45
Informácia sa zistí, až po návrate "vyslaného" fotónu, takže žiadny zázrak sa nedeje, aj keď v článku to vyzerá tak, že deje.
Re: Re: Cože?
Vlado S.,2019-08-30 13:48:05
Tak v tom je právě ten vtip, že foton A z kvantově provázaného páru, se vracet nemusí. To je právě ten trik kvantovových jevů. Kvantový stav jedné ze dvou provázaných částic můžeme sledovat i pokud jedna z těch částic je třeba tisíc km daleko. Změna stavu vzdálené částice se projeví okamžitou změnou stavu částice v tomto případě v radaru.
Re: Re: Re: Cože?
Jan Balaban,2019-08-30 17:18:22
Len jedna ti nie je na nič. Na získanie informácie potrebuješ poznať stav oboch.
Re: Re: Re: Re: Cože?
Jan Balaban,2019-08-30 17:21:02
Teda musí sa ti vrátiť informácia o stave tej druhej, nie samotná častica.
Re: Re: Re: Re: Re: Cože?
Václav Dvořák,2019-08-30 18:17:51
Druhá část radaru by mohla být síť satelitů. Základní výhoda tj. 100% ostrost (tj. žádný blob jako na klasickém radaru) to už by se asi vyplatilo ji vybudovat...
Re: Re: Re: Re: Re: Cože?
Richard Pálkováč,2019-08-30 20:54:09
Minimálna možnosť,veľkosť informácie, je fotón.
Re: Re: Re: Re: Re: Cože?
Dav Bro,2019-08-30 22:23:45
Dovolím si reagovat: Princip kvantového radaru je v tom, že v mikrosvětě neplatí stejné zákony jako v našem makrosvětě, tudíž jedna částice může být na více místech současně a klidně na druhém konci Vesmíru. Vtip je v tom, že mi si tu jednu "kopii" ponecháme k měření a kam letí nebo co dělá druhá "kopie" je úplně nepodstatné. Podstatné je to, že jsme alespoň jednu z těch kopií schopní měřit. Kopie se nemusí vracet, vytvoříme si další.
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Cože?
Václav Dvořák,2019-08-30 23:53:25
Bohužel na tohle už bylo odpovězeno na začátku vlákna - není to možné, protože by to porušovalo základní pravidlo kvantové fyziky "No-signaling principle" resp. "No-communication theorem". Z měření jedné částice není možné zjistit žádnou informaci o druhé částici, kromě jejího spinu což je náhodná veličina.
Teprve porovnáním obou částic po měření je myslím možné je spárovat a označit je jako validní výsledek třeba pro pozorování toho radaru. Na začátku procesu měření nikdo neví, jaký je spin obou částic, nemůžeme je odečíst, hodnota je pravděpodobně (tady už spekuluju já, jak to chápu) sdílená v nějakém kosmickém poli/prostoru možností (nejen matematickém ale i fyzikálním, které nejsme zatím schopni měřit a které leží za současnou fyzikou), jejichž jsou všechny vlnočástice členy.
Takže spárovanou část určitě potřebujeme, ale nemusíme ji mít hned a můžeme ji myslím změřit kdekoli jinde mimo vysílač, třeba právě nějakým vzdáleným měřičem za překážkou. Jakýmkoli jiným kanálem zašleme změřenou hodnotu zpět k vysílači, po spárování s naměřenou hodnotou na vysílači bude pak možné na základě validních měření vizualizovat cíl se 100% ostrostí(přesností), na rozdíl od blobu který bývá vidět na běžném radaru (přičemž jemnost/rozlišení/ zobrazení závisí na počtu vysílaných/zachycených částic).
Mně teda akorát zajímalo to, jestli by nešlo mnoha slabými měřeními těch částic, které nespárujeme, jejich statistickým zpracováním /nepřesně/ něco odečíst o povaze měřeného objektu? (přesnou informaci, jak bylo řečeno nelze odečíst, kvůli porušení základních teorémů viz výše a přes to prostě nejede vlak). Slabé měření se teď začalo používat tuším pro zpřesnění výsledků v lékařství v rámci kvantové NMR.
A vlastně ještě jedna věc mně zajímá, odraz fotonu od překážky vede nebo nevede ke kolapsu jeho vlnové funkce? Co o tom rozhoduje? Co když bude překážka poloprůhledná a foton se tak rozdělí na dva, z nichž druhý bude případně změřen třetí stranou (měřeným objektem)?
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Cože?
Richard Pálkováč,2019-08-31 07:44:56
Dav Bro > ide o to, že kvantovo spárované fotóny (alebo iné častice), pri ich vytvorení, nie sú obdarené žiadnymi skrytými parametrami (ako napríklad pravá a ľavá rukavica, keď ľavú uvidíme, vieme že druhá je pravá). Toto spočiatku vôbec nebolo jasné a jedni fyzici tvrdili, že to tak je a druhí že to tak nie je. Potom pán Bell vytvoril svoje nerovnosti, ktoré by mali preukázať, po prevedení experimentu, že ktorí fyzici majú pravdu. Nevedel to ale experimentálne zistiť, takže sa na jeho nerovnosti zabudlo.
Dnes už ale experimenty jasne preukázali, že realita sa správa tak, že lokálny realizmus neexituje http://www.osel.cz/8513-lokalni-realismus-zemrel-at-ziji-kvantove-nelokalni-korelace.html
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Cože?
Peter Somatz,2019-08-31 15:41:48
S tymi rukavicami sa mi to nepozdava.
https://v637g.app.goo.gl/ooRq
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Cože?
Richard Pálkováč,2019-08-31 17:31:22
Pravá a ľavá rukavica, NIE sú ako kvantovo spárované fotóny, to píšem vo svojom príspevku, pár rukavíc totiž v sebe obsahuje parameter (pravosť/ľavosť).
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Cože?
Peter Somatz,2019-08-31 18:19:23
Aj kazdy foton, alebo elektron maju v sebe zapisanu informaciu, sice nie o lavosti, alebo pravosti. Ale o smere vektoru v 3D priestore, ktory sa toci okolo stredu a opisuje plochu nejakeho 2D kruhu. Ten kruh moze byt natoceny v priestore lubovolnym sposobom, nieco ako kotuc cirkularky.
Ak mate entaglovane castice, tak kotuce su v priestore rovnako natocene, ale rotuju opacnym smerom.
Ked sa pokusite "zmerat" ako je ten kotuc nakloneny, tak ziskate hodnotu jednej zlozky natocenia, a zaroven ho "zafixujete", resp. dotocite do presnej polohy do ktorej do dokopalo vase zariadenie. Prikladom je napr. polarizacia svetla. "Kotuce" svetla, fotony, ktore su presne zarovnane s polarizacnou mriezkou, prejdu. Tie, ktore nie su uplne zarovnane, trochu sa vychyluju, sa mriezkou zarovnaju a prejdu. A zvysne nie.
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Cože?
Peter Somatz,2019-08-31 18:23:51
A este by som doplnil, ze ak sa ho pokusite zmerat v nespravnom smere, tak kotuc nahodne odskoci do ineho smeru a mate po previazanosti.
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Cože?
Václav Dvořák,2019-09-07 12:31:38
Pěkné vysvětlení, ještě by bylo zajímavé vědět resp. spočítat, kde je hranice úplné ztráty entanglovanosti...
Takhle jak to píšete, tak by člověka napadlo, že by šlo na začátku vyfiltrovat skupinu entanglovaných částic polarizovaných v určitém směru, ty odeslat na vzdálený komunikační bod. Pokud na vzdáleném bodě provedeme jakékoli měření, tak se entanglovanost zruší a tím by se zrušila i polarizace na místním bodě. Cože se právě nestane, protože by to porušovalo pravidlo o komunikaci, dané částice si původní polarizaci zachovají (přesto se ale něco změní).
Čili pravděpodobně již změřením polarizace (resp. rozčleněním) omezíme možnosti volnosti entanglovaných částic i po kolapsu právě jen na ten rozsah tolerancí, které prošly mřížkou a jsme zpátky v bodě nula. Jinak řečeno, ztráta entanglovanosti bude znamenat vytvoření nejistoty jen v rámci tolerance té mřížky, například.
Re: Re: Re: Re: Cože?
Václav Dvořák,2019-08-30 18:22:02
Ještě mně napadlo, jestli by nešlo zjistit doplňkovou informaci přes nějaké masové "slabé měření" nekompletních párů ? Takový výsledek, pokud by to fungovalo (což netuším) by sice neměl základní vlastnost kvantového radaru a to 100% jistotu obrazu, ale jako doplňková neostrá informace ze ztracených částic by se mohlo hodit...
Re: Re: Re: Cože?
Stanislav Kneifl,2019-08-30 19:50:43
Ale tak to vůbec není. Když máte kvantově provázaný pár fotonů, nemůžete do jednoho "štouchnout" a koukat, co to udělá s druhým. Takhle to prostě nefunguje. Jediné, co můžete udělat je jeden změřit a tím získat jistotu i o stavu toho druhého. Ale na tom druhém nepoznáte, že byl první změřen - to totiž poznáte zase jen jen měřením.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
