טכנולוגיית איתור מהפכנית מבוססת על קוואנטום 

This post is also available in: English (אנגלית)

שזירה קוואנטית (quantum entanglement) היא תופעה פיזיקלית בה שני חלקיקים נשארים מחוברים ביניהם עם תכונות פיזיקליות משותפות בלי קשר למרחק ביניהם. דגם אבטיפוס של מכ"ם חדש משתמש בשזירה קוואנטית כשיטה לאיתור עצמים. לשילוב מוצלח זה של מכניקת קוואנטים במכשירים צפויות להיות השלכות מרחיקות לכת על תעשיות הביטחון והביו-רפואה. 

האבטיפוס של מכ"ם הקוואנטום מסוגל לאתר עצמים בסביבות רועשות מבחינה תרמית, היכן שמערכות מכ"ם קלאסיות נכשלות. לטכנולוגיה יש ישומים פוטנציאליים להדמיה ביו-רפואית באנרגיה אולטרה-נמוכה ולסורקי אבטחה.

פיזיקאים במכון למדע וטכנולוגיה באוסטריה IST, בשיתוף עם חוקרים מ-MIT, אוניברסיטת יורק בבריטניה ואוניברסיטת קמרינו באיטליה, הדגימו צורה חדשה של טכנולוגיית איתור, בשם אילומינציית מיקרוגל קוואנטום, שמשתמשת בפוטוני מיקרוגל שזורים לצורך משימות איתור, כך מדווח phys.org.

במקום להשתמש במיקרוגל קונבנציונלי, החוקרים שזרו שתי קבוצות של פוטונים, המכונים signal ו-idler. פוטוני הסיגנל נשלחים לעבר העצם בו מעוניינים, בשעה שפוטוני האיידלר נמצאים בבידוד יחסי, ללא התערבות או רעש. כשפוטוני הסיגנל מוחזרים חזרה, השזירה האמיתית מבין הסיגנל והאיידלר אובדת, אבל כמות קטנה של מתאם עדיין שורדת, ויוצרת חתימה או דפוס שמתארים את הקיום או ההיעדר של עצם המטרה, בלי קשר לרעש בסביבה.

טכונלוגיית הקוואנטום מסוגלת לעלות בצורה משמעותית על הישגי מכ"מים קלאסיים באנרגיה נמוכה. בעוד ששזירה קוואנטית לכשעצמה היא שבירה בטבע, המכשיר מצטיין במספר יתרונות בהשוואה למכ"מים הקלאסיים. לדוגמא, ברמות אנרגיה נמוכות, מערכות מכ"ם קונבנציונליות סובלות בדרך כלל מרגישות נמוכה מפני שהן מתקשות להבחין בין קרינה מעצם לבין רעשי קרינת רקע. אילומינציית הקוואנטום מציעה פיתרון בכך שההיבטים הדומים בין פוטוני הסיגנל והאיידלר, המופקים כתוצאה משזירת הקוואנטום, מייעלת את ההבחנה בין פוטוני הסיגנל המתקבלים מעצם המטרה לבין רעשי הסביבה.

המחקר התפרסם בכתב העת Science Advances.