КРЭТ создал образец фотонного радара для самолета 6-го поколения. Квантовый радар
Квантовый радар
Есть целое направление в прикладной науке: квантовые сенсоры. Это сенсоры, использующие квантовые эффекты для обнаружения и/или измерения каких-то явлений окружающего мира. К таким сенсорам относятся и квантовые радары, про которые сейчас можно нередко услышать. При этом квантовые эффекты в таких системах используются для того, чтобы повысить чувствительность, не более. Ни о каких “измерениях одной частицы из пары запутанных, чтобы определить, что случилось со второй” – речи идти не может (потому что для квантовой системы, используемой в составе сенсора, всё равно, какую “частицу” измеряли – измерение относится ко всей системе в целом).
В нестрогом виде, идея квантового радара может быть изложена следующим образом. Пусть у нас есть пара запутанных фотонов, тогда мы можем один фотон отправить зондировать пространство в поисках цели, а второй – оставить для последующего использования в измерении, в качестве “эталона”. Измерение принятого сигнала (возможно, отражённого целью) будем проводить после того, как сложим принятый фотон с “эталонным”. При этом в приёмник могут попадать и другие фотоны, из фонового излучения (это – шум). Квантовые эффекты влияют следующим образом: вероятность детектировать запутанный фотон при использовании эталона существенно выше, чем в случае с классической схемой, работающей без использования запутанности. Это приводит к тому, что существенно улучшается отношение сигнал/шум в детекторе целей. Понятно, что классический радар тоже использует фотоны, потому что работает на электромагнитном излучении. На практике, конечно, всё сложнее: предложены схемы и с единичными фотонами, и с потоками запутанных фотонов. Для реализации квантовых эффектов можно использовать оптическую (световую) систему, но есть схемы, в которых оптическая часть при помощи специального резонатора связывается с микроволновым излучением, транслируя квантовые состояния в обоих направлениях. Фактически, эта последняя схема и может быть использована в качестве основы для практического радара, потому что радар, конечно, должен быть с частотой пониже, чем ультрафиолетовый лазер.
Квантовый радар (как, впрочем, и обычный) работает в следующей логике – выбирается некий сектор пространства, измерительная система радара настраивается на этот сектор, производится измерение, а результат служит источником данных для выбора между двумя гипотезами: в рассматриваемом секторе есть цель или её там нет. Всё достаточно просто. Включение в схему квантовой запутанности позволяет с гораздо большей вероятностью правильно угадать фотоны: то есть, отличить вернувшиеся зондирующие фотоны от фотонов, составляющих шум, поступающий на вход приёмника. Но для этого нужен опорный поток запутанных фотонов, который, например, сохраняется в линии оптической задержки на время, необходимое зондирующей половине для полёта до рассматриваемого сектора и обратно. С такой задержкой связаны и проблемы: удерживать опорный “луч” длительное время (а для лазерного излучения “длительно” – измеряется наносекундами) очень сложно, поэтому квантовые радары трудно сделать дальнодействующими.
Другими словами: когда говорят о квантовом радаре, речь идёт лишь о радикальном увеличении чувствительности, и, как следствие, разрешающей способности, относительно классического радиолокатора при той же излучаемой мощности. Почему “лишь”? Потому что научно-фантастических возможностей, эксплуатирующих некую “связь” (нелокальность) между запутанными частицами, у квантового радара нет. Зато квантовые измерения позволяют лучше защититься от помех, в том числе, активных.
Сама идея создания квантовых сенсоров и квантового радара в частности, как ни странно, достаточно старая, относится к концу 50-х годов прошлого века. Но только недавно технологии позволили как-то приблизиться к реализации этой идеи в полевом устройстве. Квантовый радар, действительно, сможет обнаруживать малозаметные цели (“Стелс”) на значительном расстоянии, потому что у него высокая чувствительность (а не потому, что измеряет “одну частицу пары”). Однако он оказывается в том же положении, что и другие решения с высокой чувствительностью: радар может начать видеть крылья комара на расстояниях в десятки километров, поэтому потребуется немало вычислительной мощности, чтобы отфильтровать отметку, соответствующую комариным крыльям.
()
Похожие записки:
dxdt.ru
В Китае создали квантовый радар, который невозможно обмануть
China Electronics Technology Group Corporation (CETC) — основная компания в Китае, которая занимается военной электроникой. Она объявила об испытании квантового радара диапазоном 100 км, который сможет обойти американских и немецких конкурентов на 500%. Такой радар теоретически сможет обнаружить скрытый самолет на дальнем расстоянии, пишет Popular Science.
Обычные радары отправляют радиоволны, чтобы они отражались от цели. Квантовый же радар вместо этого использует запутанные фотоны. Они долетают до объекта и возвращаются обратно к радару. Также, благодаря квантовой корреляции, запутанные фотоны, оставшиеся в радаре, будут показывать те же изменения, которые получат улетевшие фотоны при взаимодействии с объектом. И обмануть такое устройство будет невозможно.
Если самолет хочет остаться невидимым в небе, то он скрывается от радиоволн, но остается видимым для фотонных волн квантового радара. А потому квантовый радар будет очень ценен для противоракетной обороны, где важно быстро отличить ядерную боеголовку от муляжа.
Но существует большая разница между тем, чтобы показать работу такого радара в лабораторных условиях, и тем, чтобы построить рабочий квантовый радар в реальности. Одна из самых больших проблем, которые предстоит решить, — квантовая декогеренция. Это означает, что из-за влияния внешней среды, частицы теряют свое квантовое поведение. С аналогичной проблемой сталкиваются многие разработчики в области квантовых технологий — например, российские физики при создании сверхточной квантовой линейки.
Современные ученые рассматривают много сфер применения квантовых технологий — начиная от квантовых компьютеров, заканчивая квантовыми лазерами и квантовыми ключами. Но, на сегодняшний день, большинство этих разработок остаются на уровне теоретических исследований. Тем не менее, Верн Браунелл, президент компании D-Wave Systems, которая в 2010 году представила первый в мире коммерчески доступный квантовый компьютер, уверен, что квантовая эра уже наступила — просто мы еще находимся в самом начале ее развития.
hightech.fm
КРЭТ создал образец фотонного радара для самолета 6-го поколения
В НИР (научно-исследовательской работе) на основе экспериментального образца построен и излучатель, и приемник. Все это работает, ведет локацию – излучаем СВЧ-сигнал, он отражается назад, мы его принимаем и обрабатываем, получаем радиолокационную картинку объекта. Смотрим, что нужно сделать, чтобы она была оптимальной,
сказал он в интервью агентству.Замгендиректора отметил, что «сейчас в рамках научно- исследовательской работы создается полноценный макет этой радио-оптической фотонной антенной решетки, который позволит отработать характеристики серийного образца».
Мы поймем, каким он (радар) должен быть, в каких геометрических размерах, на каких диапазонах и на какой мощности должен работать,
добавил он.КРЭТ также отрабатывает технологии конкретных элементов нового радара - его излучателя, фотонного кристалла, приемного тракта, резонаторов.
Серийный образец локатора сделаем, когда перейдем на этап опытно-конструкторской работы (ОКР), например, по заказу военного ведомства,
отметил Михеев.Он пояснил, что «в обычной радиолокационной станции (РЛС) излучение генерируется электровакуумными или полупроводниковыми приборами, коэффициент их полезного действия относительно низкий – 30-40%». Оставшиеся 60-70% энергии превращаются в тепло.
В новом радаре радиолокационный сигнал получается за счет преобразования фотонным кристаллом энергии когерентного лазера в СВЧ-излучение. У такого передатчика коэффициент полезного действия будет составлять не менее 60-70%. То есть большая часть энергии лазера будет преобразовываться в радиолокационную, в результате чего мы можем создать радар большой мощности,
рассказал замгендиректора.Локатор не будет стоять отдельным модулем в носу самолета, это будет распределенная система.
Нечто похожее можно наблюдать сегодня на истребителе пятого поколения Т-50, радиолокационная станция которого работает в разных диапазонах и в разных направлениях. По факту это один локатор, но он разнесен по самолету. Получается порядка трех-четырех разных РЛС, которые комфортно размещены по всему фюзеляжу и позволяют одновременно обозревать все пространство вокруг самолета,
Радиофотонный радар сможет видеть, по нашим оценкам, значительно дальше существующих РЛС. А так как мы будем облучать противника в беспрецедентно широком спектре частот, то с высочайшей точностью узнаем его положение в пространстве, а после обработки получим почти фотографическое его изображение – радиовидение,
сообщил он.Замгендиректора пояснил, что «это важно для определения типа (самолета): сразу и автоматически компьютер самолета сможет установить, что это летит, к примеру, F-18 с конкретными типами ракетного оружия».
topwar.ru
Китай разработал квантовый радар, способный видеть любые самолеты-"невидимки" | Блог Sage
Специалисты лаборатории Intelligent Perception Technology Laboratory 14-го института, входящего в состав китайской государственной корпорации China Electronics Technology Group Corporation (CETC) создали первую квантовую радарную систему собственной разработки. В настоящее время уже проведены испытания использованных в радаре технологий квантового обнаружения и методов определения характеристик целей. Эти испытания показали, что в реальных условиях дальность обнаружения и определения целей квантовой радарной установкой составляет более чем 100 километров.
В основе работы квантовой радарной системы лежит явление квантовой запутанности. Оно заключается в том, что воздействие на любую из запутанных квантовых частиц моментально оказывает влияние и на вторую из этих частиц. Квантовые радары в силу своей природы способны обнаруживать летательные аппараты, оснащенные любым набором самых современных стелс-технологий и, в отличие от обычных радаров, их практически невозможно подавить или заглушить существующими методами радиоэлектронного противодействия.
Квантовый радар работает следующим образом: в его недрах создается фотон света, имеющий определенные характеристики. Этот фотон расщепляется оптическим кристаллом на два запутанных фотона A и Б. Фотон А, проходя через специализированный преобразователь, превращается в фотон микроволнового излучения, из которого состоит луч радара. А фотон Б сохраняется на некоторое время в радарной установке. Система детектирования отслеживает изменения квантового состояния фотона Б и определяет то, что произошло с фотонами микроволнового излучения, направленного в сторону цели. По изменениям состояния фотона Б можно определить факт столкновения фотона А с целью, вычислить ориентировочные размеры, форму цели, ее скорость и направление движения.
Квантовые радарные системы вместо традиционных радиоволн используют квантовые частицы, которым абсолютно безразлична специальная форма, покрытие и другие уловки, направленные на минимизацию эффективной отражающей площади или на максимальное поглощение излучения радиочастотного диапазона. За счет того, что в квантовом радаре отсутствует тракт, воспринимающий приходящие извне сигналы, такие радарные системы практически невозможно ни заглушить, ни обмануть при помощи фальшивых сигналов.
Источник:
×cont.ws
Квантовый радар сделает стелс-технологии неэффективными
Уже в недалеком будущем стелс-технологии станут менее эффективными. В том числие, благодаря проекту Министерства обороны Канады по созданию новой квантовой РЛС. Стоимость проекта составляет 2,7 млн. долларов.
Проект возглавляет Джонатан Боуг из Института квантовых вычислений Университета Ватерлоо (IQC). Работа новой РЛС основана на принципе феномена квантовой запутанности для устранения сильных фоновых шумов. В результате обнаружение самолетов-невидимок становится реальностью.
Основная проблема обычной РЛС состоит в том, что обнаружение цели связано с соотношением «сигнал/шум», то есть, отраженный от цели сигнал всегда сопровождается случайными посторонними шумами. Чтобы выделить сигнал приходится увеличивать мощность РЛС, что неизбежно приводит к усилению шумов.
Суть понятия квантовой запутанности сводится к тому, что если электроны, фотоны или другие квантовые частицы связаны (запутаны) друг с другом, то связь между ними сохраняется даже в том случае, если их развести в разные концы Вселенной.
Квантовая РЛС использует так называемое квантовое освещение, которое отфильтровывает шумы, заставляя исходящие фотоны идентифицировать радиолокационный сигнал с помощью принципа квантовой запутанности. В результате фотон из передающей антенны РЛС, сохраняя связь со своей парой, отфильтровывает «чужие» фотоны отраженного сигнала. Таким образом, фоновый шум и электронные помехи устраняются, и отметка от цели на экране РЛС становится достаточно четкой для обнаружения даже самых современных летательных аппаратов, изготовленных по стелс-технологии.
Разработанный IQC квантовый радар в настоящее время проходит стадию лабораторных испытаний, но есть надежда, что он однажды станет реальной действующей РЛС.
www.techcult.ru
В Китае разработали квантовый радар
Китайские радары смогут обнаруживать даже самолёты-«невидимки». Вчера портал globaltimes.cn сообщил о том, что 14-й институт государственной оборонной корпорации China Electronics Technology Group Corporation (CETC) объявил о создании квантового радара, способного «видеть» стелс-авиацию.
Обнаруживать стелс-самолёты можно и с помощью морально устаревших военных коротковолновых радаров, но они не позволяют определить точное месторасположение объекта, поэтому их использование в современных системах ПВО не представляется возможным. Согласно официальному заявлению CETC, первый опытный квантовый радар способен обнаруживать и с высокой точностью определять местоположение даже самых «незаметных» самолётов, использующих технологии снижения радиозаметности (истребители F-22 и F-35, а также бомбардировщики B-2 Spirit) на расстоянии до 100 км.
Принцип работы квантового радара
engadget.com Китайский радар работает по принципу «квантовой запутанности» – физического явления в квантовой механике. Квантовый радар генерирует пару взаимосвязанных фотонов, один из которых остается контрольным, а второй выпускается в открытое пространство и отражается от окружающих предметов. При возвращении отражённого фотона он коррелируется с контрольным и трансформируется в изображение на экране оператора.
Квантовые технологии имеют большой потенциал для создания принципиально новых устройств, в том числе, для военных целей. В марте прошлого года о разработке квантового радара, способного обнаруживать самолёты-«невидимки», объявила группа британских учёных из Йоркского университета. В основе британского радара также лежит технология «квантовой запутанности», когда любое воздействие, оказанное на один из «запутанных» фотонов, проявляется и на другом. Кроме того, фотонный локатор разрабатывается в США для использования на подводных лодках.
warspot.ru
Китайские инженеры построили квантовый радар с диапазоном 100 км
Китайская корпорация, занимающаяся разработкой военных электроприборов, объявила об испытаниях квантового радара в диапазоне 100 км, значительно обогнав при этом американских и немецких конкурентов. Что такое квантовый радар и для чего он нужен, мы сегодня и поговорим.
China Electronics Technology Group Corporation (CETC) заявила, что ее ученые создали мощный квантовый радар, способный обнаружить стелс-самолеты даже на дальних дистанциях. В то время как обычные радары используют радиоволны, которые отражаются от целей, квантовые радары испускают потоки фотонов при помощи оптоволоконных излучателей и других приборов. Фотоны, столкнувшись с целью, отражаются от нее обратно по направлению к радару, который таким образом может выяснить размеры, скорость, направление движения и прочие свойства целевого объекта. Кроме того, любые попытки заблокировать фотонный пучок будут сразу же обнаружены.
Поскольку стелс-самолеты оптимизированы для того, чтобы избегать радиоволн, против квантовых радаров их маскировка не сработает. Кроме того, используя феномен квантовой корреляции, система в состоянии произвести анализ и отличить настоящую боеголовку от муляжа, выпущенного с целью отвлечения внимания. Конечно, между лабораторными испытаниями, «подтверждающими концепцию» и разверткой настоящего радара огромная пропасть. Так, к примеру, оборонный подрядчик США Lockheed Martin предпринимал попытки построить квантовую систему обнаружения на дальних дистанциях аж с 2007 года, без каких-либо публичных отчетов о результатах своих исследований.
Существует ряд препятствий, которые до сих пор мешали инженерам построить рабочую модель радара. Одна из них — квантовая декогеренция, процесс нарушения когерентности, вызываемый взаимодействием квантовомеханической системы с окружающей средой посредством необратимого, с точки зрения термодинамики, процесса. Проще говоря, воздействие внешней среды заставляет фотоны терять свои квантовые свойства, что накладывает ограничения на диапазон применения пробных образцов. К тому же, если 100 км и кажутся нам большим расстоянием, то реальные требования ПВО гораздо выше, и для военного применения системы ее нужно значительно усовершенствовать.
www.popmech.ru
