Агентство перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) вновь разрабатывает беспрецедентное оружие. Пентагон недавно объявил о финансировании исследований в Вашингтонском университете в Сент-Луисе и Техасском университете A&M по разработке прототипов революционных квантовых лазеров. Этот новый лазер призван преодолеть ограничения существующих моделей, в том числе способность проникать сквозь туман и сохранять эффективность на больших расстояниях.
С момента своего появления в 1960 году лазеры произвели революцию в нашей технологии и до сих пор не сталкиваются с небольшими препятствиями в ежедневном использовании. В военной сфере это незаменимая технология целеуказания, спутниковой связи и навигации (особенно лидара). Совсем недавно лазеры стали использоваться для создания оружия направленной энергии, которое использует высококонцентрированные лазерные лучи для поражения небольших целей, таких как дроны или ракеты. Однако данная технология не лишена недостатков. По сути, лазер — это не что иное, как усиление и концентрация света, а это означает, что он менее точен в неблагоприятных условиях, таких как туман, экстремальные температуры или большие расстояния.
Чтобы решить эту проблему, DARPA выделило 930 000 долларов в течение двух лет на исследовательский проект под руководством Юнг-Цунг Шена по улучшению характеристик лазера. Шен, доцент Вашингтонского университета и эксперт по устройствам манипулирования светом, работает со своей командой над разработкой лазера, который использует квантовую запутанность для повышения производительности. Исследователи называют новый прототип «квантовым фотонным лазером".
Вообще говоря, традиционные лазеры работают, заставляя электроны разных атомов вибрировать в унисон. Когда это происходит, электроны переходят в состояние с более низкой энергией и излучают когерентный свет той же длины волны и фазы. Затем луч света концентрируется и усиливается зеркалами внутри устройства, пока не образует лазерный луч.
Поскольку фотоны нелегко взаимодействуют друг с другом, идея состоит в том, чтобы одновременно тщательно контролировать две световые частицы (так называемые фотонные димеры), используя их парами для создания мощного однородного лазерного луча.
Обратите внимание: Все больше украинцев обучаются в польских университетах. После окончания школы они хотели бы уехать дальше на Запад.
Именно здесь становится важной «квантовая» часть системы. Когда фотоны запутаны, их квантовые состояния мгновенно соединяются и влияют друг на друга, даже если они находятся на расстоянии тысяч километров друг от друга. Квантовая запутанность была первоначально идентифицирована Эйнштейном, Подольским и Розеном в 1935 году как критический парадокс квантовой механики (ЭПР) и получила широкое экспериментальное подтверждение, особенно Аланом Апектером в 1980-х годах. Эксперименты Алана Аспекта подтвердили нелокальность и нарушения квантовой теории механика. Неравенство Белла (за которое он получил Нобелевскую премию по физике 2022 года). С тех пор были проведены эксперименты, демонстрирующие квантовую запутанность на все более больших расстояниях.«Фотоны кодируют информацию во время своего путешествия, но путешествие через атмосферу для них очень вредно», — сказал Шен. «Когда два фотона квантово связаны, на них по-прежнему влияет атмосфера, но они могут защищать друг друга, сохраняя некоторую фазовую информацию», — добавил он.
Как можно спутать два протона, если они не имеют заряда? В своих экспериментах Шен нашел решение: соединить фотоны разной длины волны. Запутанные частицы света ведут себя как синие фотоны, что позволяет изменять их, сохраняя при этом лазерную однородность. Теперь Шен и его команда планируют разработать квантовый фотонный лазер, способный манипулировать различными квантовыми состояниями со скоростью один миллион пар (фотонов) в секунду. На практике это означает, что лазер способен сохранять свою точность и мощность, несмотря на неблагоприятные погодные условия.
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов (DARPA) вновь разрабатывает беспрецедентное оружие.