El radar cuántico se oculta en vista plana

El radar fue un gran invento que hizo que los viajes aéreos fueran mucho más seguros y un pronóstico del tiempo más preciso, de hecho, incluso merece ganar la Batalla de Gran Bretaña. Sin embargo, tiene un problema durante la guerra. Pintar un objetivo con radar (o incluso sonar) es equivalente a pararse y agitar salvajemente una bandera roja frente a su enemigo, razón por la cual, por ejemplo, los submarinos a menudo están en silencio y solo escuchan, o por qué los aviones de combate a menudo dependen de liderar a otro avión. Sin embargo, investigadores de Italia, Reino Unido, Estados Unidos y Austria han construido un radar de prueba de concepto que es muy difícil de detectar, que depende de la participación cuántica.

A pesar de que la física cuántica es difícil de seguir, el concepto del radar es bastante fácil de entender. Primero, generan un par de fotones de microondas involucrados, una tarea que realizan con un transformador de fase Josephson. Luego almacenan un fotón "sin sentido" enviando el fotón de "señal" al mundo. La detección de un solo fotón que regresa tiende a hacer ruido, pero en este caso, la detección del fotón de señal molesta al fotón inútil y es bastante fácil de detectar. Es probable que la participación ya no permanezca intacta antes del regreso, pero la correlación entre los dos fotones aún no se ha determinado.

Por supuesto, de hecho, no usan un solo fotón. El proceso, conocido como iluminación cuántica, utiliza la correlación y el muestreo debilitados para superar el rendimiento de otras técnicas que utilizan la misma cantidad de fotones y ancho de banda.

Aparte de la parte cuántica, el resto del diseño es lo suficientemente simple de entender. La frecuencia de la señal es de poco más de 10 GHz, mientras que la inactiva es de casi 7 GHz. El receptor realiza una conversión descendente a una frecuencia media de 20 MHz y luego utiliza A / D de 8 bits a 100 MHz para capturar la señal y realizar una transformada de Fourier.

La mayor parte de lo que vemos sobre la física cuántica es informática. Todavía esperamos [Sean] resolverá su cafetera cuántica.

  • Robert Gilliam dice:

    Buena sinopsis.

  • qwert dice:

    Esa es una gran idea. Entonces, básicamente usa muchos menos fotones que el radar tradicional, pero ¿puede lograr una imagen a través del ruido debido a los efectos de entrelazado cuántico? Si bien el enemigo no tendría la partícula involucrada como referencia y, por lo tanto, el ping del radar estaría bajo SNR para ubicar de manera confiable la fuente. Eso es lo que imagino, preguntándome si está mal.

    ¿Alguien sabe si hay una lista actualizada de dispositivos prácticos que utilizan la mecánica cuántica y la superconductividad? Siento que sería una gran trampa de wikipedia o algo legible.

    • fossel dice:

      quieres phys.org;)

      https://m.phys.org/news/2019-08-complex-quantum-teleportation.html

      • RoGeorge dice:

        ¿Cómo se relaciona esto con la iluminación cuántica?

  • el gancho dice:

    Una gran noticia. Hubo afirmaciones de que los chinos los habían construido y que era capaz de detectar estructuras subterráneas. Parece más creíble ahora.

    Si lo entendí correctamente, esto permite que una señal de "interrogación" de mayor frecuencia se transmita con una frecuencia más baja, una señal de iluminación más penetrante. Es una tecnología revolucionaria.

    Supongo que podría usarse para detectar la composición química de los asteroides ...

    • karulo dice:

      Lo siento, pero sea cual sea la palabra de moda cuántica que agregue, todavía está limitado por el teorema de Shannon. Si desea recuperar el ancho de banda de la señal, aún debe enviar (obviamente) e intentar al menos el doble de frecuencia.
      Entonces, cualquier detector verá entrar el HF.

      Dicho esto, el esquema se llama AM, a mi entender (recientemente invertido).

      • el gancho dice:

        Clásicamente se podría pensar que sí, pero la Mecánica Cuántica no es solo un lema. El olor es algo muy extraño.

      • RoGeorge dice:

        Dejando de lado los trucos cuánticos, existen métodos para comunicarse con señales más bajas que el piso de ruido. La detección síncrona como el "amplificador de clave" es un ejemplo. Tales técnicas no contradicen una muestra de Nyquist (muestrear al menos al doble del ancho de banda) y no contradicen el límite de Shannon sobre el ancho de banda máximo de un canal en presencia de ruido.

        Los mismos métodos para detectar señales adecuadas enterradas bajo el piso ruidoso se pueden utilizar para aplicaciones de radar. De hecho, el objetivo recibirá alguna señal procedente del radar, pero la señal será tan débil que el objetivo no tendrá forma de distinguirla del ruido de fondo.

        En el fondo, el objetivo escuchará un ruido de RF habitual, pero no hay forma de saber si es solo ruido o ruido + radar.

        Para el operador del radar, el problema con este método es que no puede usar demasiada energía, por lo que el rango de detección es pequeño.

        Si se agrega interferencia además de esa señal de radar, el rango de detección aumenta aún más (sin que el objetivo pueda saber si ese fotón proviene del radar o es solo ruido de fondo).

        La técnica de utilizar la implicación para aumentar la relación de ruido de las señales adecuadas se llama iluminación cuántica. Realmente funciona y se ha probado experimentalmente muchas veces a lo largo de los años.

        • jafinch78 dice:

          Pensé al mismo tiempo que sería útil un conjunto de amplificadores de bloqueo para cubrir un ancho de banda más amplio más adecuado para las situaciones en las que la frecuencia de la señal cambia debido a la propagación.

          Tengo que leer más sobre la interferencia cuántica y la iluminación cuántica porque todavía no soy capaz de visualizar.

  • Tiza aburrido dice:

    "¿Si bien el enemigo no tendría la partícula involucrada como referencia y, por lo tanto, el ping del radar estaría bajo SNR para localizar la fuente de manera confiable?"

    Parece funcionar como lo imagina, pero no tan bien como lo describe.

    Debido a que la señal que envía debe ser mucho más fuerte que la reflexión que está recuperando, las cosas que apenas puede detectar con su SNR incrementada pueden recibir una señal por encima de su SNR. Lo que está cambiando son las cosas que están doblemente distantes y que tal vez no puedan detectarte en este momento.

    • ALINOME el A dice:

      O puede obtener el mismo rango de detección con menos potencia = menos posibilidades de ser detectado por el objetivo.
      Tenga en cuenta que hoy en día casi todos * los radares militares utilizan algún tipo de antena de mesa de fase que puede hacer vibrar la radio estúpidamente rápido. Esto reduce drásticamente la duración, disminuyendo la cantidad de energía que envías al objetivo. Reduzca aún más la energía y será aún más difícil de detectar.

      Una diferencia importante en las peleas de perros de BVR es si tiene una distancia de detección adicional de 20-30 km antes de que el objetivo lo note.

      * casi ... te estoy mirando, Eurofighter ...

    • qwert dice:

      Gracias. Supongo que depende de cuán efectiva sea la ganancia que obtenga de los efectos de entrelazado cuántico; Supongo que la información hasta ahora no ingresa cifras tan específicas, pero si es lo suficientemente fuerte, quizás tanto las señales salientes como las entrantes serían demasiado débiles para detectarlas sin acceso a los elementos involucrados. Eso es solo una especulación de mi parte, por supuesto.

  • loonquawl dice:

    “Las cosas cuánticas son bastante complicadas, pero el radar es como el radar. Entonces: beneficio "- La longitud de la ruta de la señal parece estar en el orden de la señal almacenada, por lo que será interesante insertar un dispositivo de 100 km. También cuántico.

    • Jacob dice:

      Supongo que aún se podría hacer, podría configurar una "línea de base de señal almacenada", tal vez entre dos aviones tipo AWACS, a una distancia de 100 km.

    • RoGeorge dice:

      100Km de fibra óptica en una bobina pueden insertar fácilmente un cubo.

      • Jacob dice:

        Sí ... pero ¿una bobina de fibra óptica de 7 GHz? Sería una fibra óptica interesante. 🙂

        • RoGeorge dice:

          El experimento fue solo una demostración de un dispositivo conceptual. Para aplicaciones comerciales o militares, se pueden utilizar fotones ópticos en lugar de fotones de microondas, por lo que la línea de retardo se puede realizar fácilmente mediante una bobina de fibra óptica.

          Otro método podría ser involucrar el fotón de microondas con un fotón óptico para colocarlo en la línea de retardo óptico. No estoy seguro de lo difícil que sería hacerlo en la práctica, pero teóricamente debería funcionar.

          • el gancho dice:

            "YIG se utiliza en aplicaciones de microondas, acústicas, ópticas y magneto-ópticas, como filtros YIG de microondas o transmisores y transductores acústicos".
            https://eo.wikipedia.org/wiki/Yttrium_iron_garnet

          • qwert dice:

            Hm. No estoy seguro de si eso funciona. ¿Puede involucrar elementos con energías y características tan diferentes?

            Y no creo que los fotones ópticos puedan usarse en radares comerciales o militares, ciertamente no a una distancia de 100 km. La atmósfera tiende a absorberlos con bastante rapidez. Tal cosa se llamaría lidar o similar, y se usa para rangos muy diferentes.

          • RoGeorge dice:

            Sí, es posible involucrar partículas incluso si son de otro tipo. Se ha probado experimentalmente muchas veces, algunos ejemplos se mencionan aquí:
            https://physics.stackexchange.com/questions/224317/entanglement-of-different-types-of-particles-possible

          • Jacob dice:

            Wow involucra varios tipos de fotones. Eso es Rad. Nunca hubiera pensado en eso.

  • John Stockton dice:

    Parece que esto permite la detección de un objeto con un viaje de ida en lugar de esperar la señal de retorno. Si es así, esa es otra gran ventaja.

    • TechnicalBen (@_TechyBen) dice:

      No. Aún se necesita la señal de retorno. QM no funciona de la manera que piensa si no se da cuenta de que necesita correlacionar * después * de la señal de retorno. Luego verá por encima de la conexión de ruido habitual si tiene un "ping".

      • Jacob dice:

        No lo entiendo. Si ve la señal de retorno, ¿por qué también necesita la otra señal, una señal involucrada?

        • Leithoa dice:

          Porque tú lo mides.
          Cuando el fotón de señal regresa, interactúa con su fotón "inactivo" emparejado de una manera predecible. Contrariamente a la intuición, la señal del fotón de señal
          lejos de su objetivo de radar no es lo que mide; es una interacción con el fotón sin objetivo.

        • RoGeorge dice:

          Porque la señal de retorno es muy débil. Obtienes algo, pero no sabes si eso es eoo del objetivo, o es solo un ruido del espacio exterior.

          Sin embargo, si sigues escuchando lo suficiente Al final, comenzará a notar que existe cierta correlación entre lo que envió y "el ruido" que recibe. Si fuera solo ruido aleatorio, no vería esas correlaciones estadísticas que ve cuando los fotones están involucrados, por lo que puede averiguar si lo que está obteniendo es solo ruido, o si es incluso un miembro de su propia señal.

          Si descarta la otra señal, no tendrá nada comparable, por lo que no puede saber si lo que está recibiendo es ruido o si es el eoo de un objetivo.

    • qwert dice:

      No, sin embargo, ninguna información puede transmitirse más rápido que la velocidad de la luz por el vacío. Hacerlo siempre superaría la causalidad, incluso con la magia cuántica, que hasta donde sabemos no está en el menú.

    • qwert dice:

      ¿En qué parte del artículo / diagrama concluyó un viaje de ida? Parece bastante explícito que se trata de una señal reflejada.

  • Luz reactiva dice:

    Indistinguible de la magia.

  • MyBrainJustImploded dice:

    También asumí que era "simple"; permanezca en observación de la partícula restante.
    .oO (Por otro lado, observarlo afectará tanto a él como a la partícula de señal, ¿eso no delata el juego?)
    * ¡Arghh! *

  • Ren dice:

    "Oh, qué telaraña enredada tejemos
    ¡Cuando practicamos por primera vez la participación cuántica! "
    (se disculpa con Walter Scott)

  • CRJEEA dice:

    Esto sería excelente para obtener tiempos de respuesta rápidos en el espacio. No tienes que esperar a que vuelva el reflejo. Verá objetos previamente invisibles para el radar si usa el tiempo de vuelo cambiando el ángulo de fase en lugar de simplemente responder.

    • CRJEEA dice:

      Podrías atraparlos y clasificarlos por fase, confiando en un peso cortante de números para superar una pérdida.
      O podría construir un material nanoestructurado como un bosque de neotubos y bolas en un capacitor de sustrato grabado con una rejilla encima. Luego se sienta eso además de algo similar a un ccd.
      Actuará como un conjunto de bobinas tesla 2D que corresponde a una fase. La carga variable leída por el ccd como una imagen. Dependiendo de la máscara, es posible que pueda determinar, acelerar la distancia y el tamaño al mismo tiempo.

    • RoGeorge dice:

      Reconocer los fotones reflejados es un elemento clave y no se puede omitir pase lo que pase. Sin medir los fotones reflejados, no se puede sacar ninguna conclusión.

      Otros dijeron que no hay forma de transmitir (retroceder) información más rápido que la luz, aquí la información que queremos estar, ya sea que el objetivo haya sido alcanzado o no por nuestros fotones.

      • CRJEEA dice:

        No. Ellos están involucrados. Así que simplemente mide el fotón de referencia y deja que el otro continúe hasta que golpee algo, sin importar qué tan lejos llegue. [ especially in space where there’s less stuff to hit ] Luego, hace una duración promedio de variabilidad en el estado para determinar el objeto de forma pasiva.

        • CRJEEA dice:

          El efecto también se debe al hecho de que estamos retrasados ​​en nuestra percepción. La combinación de ondas constantes que componen el fotón hizo muchos pases desde esos puntos de tiempo. Cuando "observas" un fotón, se absorbe y, si se remite, en realidad es una copia formada por un conjunto diferente de ondas constantes, por lo que ya no afecta al bucle de estilo de la figura ocho que formó el par original, ambos eventos se solidifican imprimiendo en ondas de constantes secundarias. El retraso en nuestra percepción significa que nunca vemos el frente de onda proverbial. Son repeticiones superpuestas simultáneas. Piense en un registro de cambio de carga paralelo con una habilitación de salida separada.

        • qwert dice:

          Una vez más, ¿de dónde sacan todos esta idea de que es un viaje de ida para la señal del radar? El artículo dice muy claramente que se debe recopilar una señal reflejada. Ciertamente, esto no se hace solo por diversión.

          Y una cita necesaria sobre la participación cuántica que transmite información utilizable más rápido que la velocidad de la luz en el vacío. Es bastante seguro que el teorema de la no comunicación elimina esto y retiene la causalidad. Creo que este es uno de los conceptos erróneos más grandes en QM, y ciertamente puedo ser el equivocado aquí, así que me gustaría ver una fuente más creíble para eso en alguna parte.

  • Almiar dice:

    ¿Todos todavía tienen problemas con las parejas involucradas que simplemente se liberan sin ninguna razón que todavía comprendamos? ¿Parte de por qué no podemos obtener suficientes interrupciones funcionales para hacer una computadora cuántica real que sea más rápida en un objetivo específico que su equivalente de silicio tradicional? para el radar, ¿cada “transmisión” enviada necesita crear nuevos pares cuánticos o se supone que usted recibirá la “enviada” de vuelta? ¿Es eso cierto? los cuánticos todavía me dan demasiado miedo 🙁

Óscar Soto
Óscar Soto

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