Quantum radar
ક્વોન્ટમ રડાર એ અનિશ્ચિતતા સિદ્ધાંત અથવા ક્વોન્ટમ ગૂંચવણ જેવી ક્વોન્ટમ-યાંત્રિક અસરો પર આધારિત સટ્ટાકીય રિમોટ-સેન્સિંગ ટેકનોલોજી છે. મોટે ભાગે કહીએ તો, ક્વોન્ટમ રડારને માઇક્રોવેવ શ્રેણીમાં કામ કરતા ઉપકરણ તરીકે જોઈ શકાય છે, જે કિરણોત્સર્ગ સ્રોત અને/અથવા આઉટપુટ શોધના દૃષ્ટિકોણથી ક્વોન્ટમ સુવિધાઓનો ઉપયોગ કરે છે, અને શાસ્ત્રીય પ્રતિરૂપને પાછળ છોડવામાં સક્ષમ છે. એક અભિગમ ઇનપુટ ક્વોન્ટમ સહસંબંધ (ખાસ કરીને, ક્વોન્ટમ ગૂંચવણ) ના ઉપયોગ પર આધારિત છે, જે રીસીવર પર યોગ્ય ઇન્ટરફેરોમેટ્રિક ક્વોન્ટમ શોધ (ક્વોન્ટમ પ્રકાશના પ્રોટોકોલ સાથે મજબૂત રીતે સંબંધિત) સાથે જોડાય છે. ક્વોન્ટમ રડારના તકનીકી રીતે વ્યવહારુ પ્રોટોટાઇપ માટેનો માર્ગ મોકળો કરવામાં કેટલાક સમીક્ષા લેખોમાં ચર્ચા કરવામાં આવી છે તેમ સંખ્યાબંધ પ્રાયોગિક પડકારોનું નિરાકરણ સામેલ છે, જેમાંથી બાદમાં મીડિયામાં "અચોક્કસ અહેવાલ" તરફ ધ્યાન દોર્યું હતું. વર્તમાન પ્રાયોગિક ડિઝાઇન એક મીટરના ક્રમની ખૂબ જ ટૂંકી શ્રેણીઓ સુધી મર્યાદિત હોવાનું જણાય છે, જે સૂચવે છે કે સંભવિત ઉપયોગો તેના બદલે નજીકના અંતરની દેખરેખ અથવા બાયોમેડિકલ સ્કેનીંગ માટે હોઈ શકે છે. માઇક્રોવેવ-રેન્જ મોડેલ પાછળનો ખ્યાલ ક્વોન્ટમ રડારનું માઇક્રોવેવ-રેન્જ મોડેલ 2015માં એક આંતરરાષ્ટ્રીય ટીમ દ્વારા પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવ્યું હતું અને તે ગૌસીયન ક્વોન્ટમ ઇલ્યુમિનેશનના પ્રોટોકોલ પર આધારિત છે. મૂળભૂત ખ્યાલ એ છે કે ગૂંચવાયેલા દૃશ્યમાન-આવર્તન ફોટોનનો પ્રવાહ બનાવવો અને તેને અડધા ભાગમાં વહેંચવો. એક અડધો ભાગ, "સિગ્નલ બીમ", માઇક્રોવેવ ફ્રીક્વન્સીઝમાં રૂપાંતરણમાંથી પસાર થાય છે જે મૂળ ક્વોન્ટમ સ્થિતિને જાળવી રાખે છે. માઇક્રોવેવ સિગ્નલ પછી સામાન્ય રડાર સિસ્ટમની જેમ મોકલવામાં અને પ્રાપ્ત કરવામાં આવે છે. જ્યારે પ્રતિબિંબિત સંકેત પ્રાપ્ત થાય છે ત્યારે તે દૃશ્યમાન ફોટોનમાં રૂપાંતરિત થાય છે અને મૂળ ગૂંચવાયેલા બીમ, "નિષ્ક્રિય બીમ" ના અન્ય અડધા સાથે સરખામણી કરવામાં આવે છે. જો કે મોટાભાગની મૂળ ગૂંચવણ ક્વોન્ટમ ડિકોહરન્સને કારણે ખોવાઈ જશે કારણ કે માઇક્રોવેવ લક્ષ્ય પદાર્થો અને પાછળની મુસાફરી કરે છે, તેમ છતાં પ્રતિબિંબિત-સંકેત અને નિષ્ક્રિય બીમ વચ્ચે પૂરતા પ્રમાણમાં ક્વોન્ટમ સહસંબંધ રહેશે. યોગ્ય ક્વોન્ટમ શોધ યોજનાનો ઉપયોગ કરીને, સિસ્ટમ રડાર દ્વારા મૂળ રૂપે મોકલવામાં આવેલા ફોટોનને જ પસંદ કરી શકે છે, જે અન્ય કોઈપણ સ્રોતોને સંપૂર્ણપણે ફિલ્ટર કરે છે. જો સિસ્ટમને ક્ષેત્રમાં કામ કરવા માટે બનાવી શકાય, તો તે શોધ ક્ષમતામાં પ્રચંડ પ્રગતિનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. પરંપરાગત રડાર પ્રણાલીઓને હરાવવાનો એક રસ્તો એ છે કે રડાર દ્વારા ઉપયોગમાં લેવાતી સમાન આવૃત્તિઓ પર સંકેતો પ્રસારિત કરવા, જે પ્રાપ્તકર્તા માટે તેમના પોતાના પ્રસારણ અને સ્પૂફિંગ સિગ્નલ (અથવા "જામિંગ") વચ્ચે તફાવત કરવાનું અશક્ય બનાવે છે. જો કે, આવી પ્રણાલીઓ, સિદ્ધાંતમાં પણ, રડારના આંતરિક સંકેતની મૂળ ક્વોન્ટમ સ્થિતિ શું હતી તે જાણી શકતી નથી. આવી માહિતીનો અભાવ હોવાથી, તેમનું પ્રસારણ મૂળ સંકેત સાથે મેળ ખાતું નથી અને સહસંયોજકમાં ફિલ્ટર કરવામાં આવશે. ગ્રાઉન્ડ ક્લટર અને ઓરોરા જેવા પર્યાવરણીય સ્રોતોને પણ એ જ રીતે ફિલ્ટર કરવામાં આવશે. ડિફેન્સ કોન્ટ્રાક્ટર લોકહીડ માર્ટિન દ્વારા 2005માં હિસ્ટ્રી વન ડિઝાઇનની દરખાસ્ત કરવામાં આવી હતી. આ કામ પર પેટન્ટ 2013 માં આપવામાં આવી હતી. તેનો ઉદ્દેશ શાસ્ત્રીય રડાર પ્રદાન કરી શકે તે કરતાં વધુ સારી રીઝોલ્યુશન અને ઉચ્ચ વિગત પ્રદાન કરતી રડાર સિસ્ટમ બનાવવાનો હતો. જો કે આ ડિઝાઇન દ્વારા કોઈ ક્વોન્ટમ લાભ અથવા વધુ સારા રિઝોલ્યુશનને સૈદ્ધાંતિક રીતે સાબિત કરવામાં આવ્યું ન હતું. 2015 માં, સંશોધકોની એક આંતરરાષ્ટ્રીય ટીમે ક્વોન્ટમ રડારની પ્રથમ સૈદ્ધાંતિક ડિઝાઇન દર્શાવી હતી જે શાસ્ત્રીય સેટઅપ પર ક્વોન્ટમ લાભ પ્રાપ્ત કરવામાં સક્ષમ છે. ક્વોન્ટમ રડારના આ મોડેલમાં, ઓછી પ્રતિબિંબીત લક્ષ્યના રિમોટ સેન્સિંગને ધ્યાનમાં લેવામાં આવે છે જે તેજસ્વી માઇક્રોવેવ બેકગ્રાઉન્ડમાં જડિત હોય છે, જેમાં શાસ્ત્રીય માઇક્રોવેવ રડારની ક્ષમતાની બહાર શોધ કામગીરી હોય છે. યોગ્ય તરંગલંબાઇ "ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટોમિકેનિકલ કન્વર્ટર" નો ઉપયોગ કરીને, આ યોજના લક્ષ્ય ક્ષેત્રની તપાસ કરવા માટે મોકલવામાં આવેલા માઇક્રોવેવ સિગ્નલ બીમ અને શોધ માટે જાળવી રાખવામાં આવેલા ઓપ્ટિકલ આઇડલર બીમ વચ્ચે ઉત્તમ ક્વોન્ટમ ગૂંચવણ પેદા કરે છે. લક્ષ્ય વિસ્તારમાંથી એકત્રિત કરવામાં આવેલા માઇક્રોવેવ વળતરને પછીથી ઓપ્ટિકલ બીમમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે અને પછી નિષ્ક્રિય બીમ સાથે સંયુક્ત રીતે માપવામાં આવે છે. આવી તકનીક ક્વોન્ટમ પ્રકાશના શક્તિશાળી પ્રોટોકોલને તેના વધુ કુદરતી વર્ણપટ ક્ષેત્ર, એટલે કે માઇક્રોવેવ તરંગલંબાઇ સુધી વિસ્તરે છે. 2019 માં, ત્રિ-પરિમાણીય વૃદ્ધિ ક્વોન્ટમ રડાર પ્રોટોકોલની દરખાસ્ત કરવામાં આવી હતી. તેને ત્રિ-પરિમાણીય અવકાશમાં બિન-સહકારી બિંદુ જેવા લક્ષ્યના સ્થાનિકીકરણ માટે ક્વોન્ટમ મેટ્રોલોજી પ્રોટોકોલ તરીકે સમજી શકાય છે. તે ક્વોન્ટમ ગૂંચવણને સ્થાનિકીકરણમાં અનિશ્ચિતતા હાંસલ કરવા માટે કાર્યરત કરે છે જે સ્વતંત્ર, બિન-ગૂંચવાયેલા ફોટોનનો ઉપયોગ કરીને પ્રાપ્ત કરી શકાય તેના કરતા દરેક અવકાશી દિશા માટે ચતુર્ભુજ રીતે નાની હોય છે. સમીક્ષા લેખો કે જે ક્વોન્ટમ રડારના ઇતિહાસ અને ડિઝાઇનમાં વધુ તલ્લીન કરે છે, ઉપરના પરિચયમાં ઉલ્લેખિત ઉપરાંત, arXiv પર ઉપલબ્ધ છે. ક્વોન્ટમ રડારને વર્તમાન ટેકનોલોજી સાથે સાકાર કરવું પડકારજનક છે, તેમ છતાં પ્રારંભિક પ્રાયોગિક પ્રોટોટાઇપ પ્રાપ્ત થયું છે. પડકારો અને મર્યાદાઓ ટૂંકા અંતર પર પણ સાચા અર્થમાં ક્વોન્ટમ રડાર પ્રોટોટાઇપના પ્રાયોગિક અમલીકરણ પાછળ સંખ્યાબંધ બિન-તુચ્છ પડકારો છે. વર્તમાન ક્વોન્ટમ ઇલ્યુમિનેશન ડિઝાઇન અનુસાર, એક મહત્વપૂર્ણ મુદ્દો નિષ્ક્રિય પલ્સનું સંચાલન છે, જે આદર્શ રીતે, સંભવિત લક્ષ્યમાંથી પરત આવતા સિગ્નલ પલ્સ સાથે સંયુક્ત રીતે શોધી કાઢવો જોઈએ. જો કે, આ માટે લાંબા સુસંગતતા સમય સાથે ક્વોન્ટમ મેમરીના ઉપયોગની જરૂર પડશે, જે સિગ્નલ પલ્સની રાઉન્ડ-ટ્રીપ સાથે તુલનાત્મક સમયે કામ કરવા માટે સક્ષમ હશે. અન્ય ઉકેલો સિગ્નલ અને નિષ્ક્રિય પલ્સ વચ્ચેના ક્વોન્ટમ સહસંબંધોને એવા બિંદુ સુધી ઘટાડી શકે છે જ્યાં ક્વોન્ટમ લાભ અદૃશ્ય થઈ શકે છે. આ એક એવી સમસ્યા છે જે ક્વોન્ટમ ઇલ્યુમિનેશનની ઓપ્ટિકલ ડિઝાઇનને પણ અસર કરે છે. દાખલા તરીકે, પ્રમાણભૂત ઓપ્ટિકલ ફાઇબરનો ઉપયોગ કરીને વિલંબ રેખામાં નિષ્ક્રિય પલ્સનો સંગ્રહ કરવાથી સિસ્ટમમાં ઘટાડો થશે અને ક્વોન્ટમ ઇલ્યુમિનેશન રડારની મહત્તમ શ્રેણી લગભગ 11 કિમી સુધી મર્યાદિત થઈ જશે. આ મૂલ્યને આ ડિઝાઇનની સૈદ્ધાંતિક મર્યાદા તરીકે અર્થઘટન કરવું પડશે, પ્રાપ્ત કરી શકાય તેવી શ્રેણી સાથે ગેરસમજ ન થવી જોઈએ. અન્ય મર્યાદાઓમાં એ હકીકતનો સમાવેશ થાય છે કે વર્તમાન ક્વોન્ટમ ડિઝાઇન એક સમયે માત્ર એક જ ધ્રુવીકરણ, અઝીમુથ, એલિવેશન, રેન્જ, ડોપ્લર બિનને ધ્યાનમાં લે છે. એપ્લિકેશન્સ વિશે મીડિયાની અટકળો એવી મીડિયા અટકળો છે કે ક્વોન્ટમ રડાર સ્ટીલ્થ એરક્રાફ્ટને શોધીને લાંબા અંતર પર કામ કરી શકે છે, ઇરાદાપૂર્વકના જામિંગના પ્રયાસોને ફિલ્ટર કરી શકે છે અને ઉચ્ચ પૃષ્ઠભૂમિ અવાજના વિસ્તારોમાં કામ કરી શકે છે, દા. ત., જમીનની અવ્યવસ્થાને કારણે. ઉપરોક્ત સાથે સંબંધિત, સંભવિત એન્ટિ-સ્ટીલ્થ ટેકનોલોજી તરીકે ક્વોન્ટમ રડારના ઉપયોગની નોંધપાત્ર મીડિયા અટકળો છે. સ્ટીલ્થ એરક્રાફ્ટ રડારથી દૂર સંકેતોને પ્રતિબિંબિત કરવા માટે રચાયેલ છે, સામાન્ય રીતે ગોળાકાર સપાટીઓનો ઉપયોગ કરીને અને આંશિક ખૂણાના પરાવર્તકની રચના કરી શકે તેવી કોઈપણ વસ્તુને ટાળીને. આ રડારના રીસીવરને પરત કરવામાં આવતા સંકેતની માત્રાને ઘટાડે છે કે થર્મલ બેકગ્રાઉન્ડ અવાજમાં લક્ષ્ય (આદર્શ રીતે) ખોવાઈ જાય છે. જો કે સ્ટીલ્થ તકનીકો હજુ પણ ક્વોન્ટમ રડારના રીસીવરથી દૂર મૂળ સિગ્નલને પ્રતિબિંબિત કરવામાં એટલી જ અસરકારક રહેશે, તે બાકીના નાના સિગ્નલને અલગ કરવાની સિસ્ટમની ક્ષમતા છે, જ્યારે અન્ય સ્રોતો દ્વારા કાદવ કરવામાં આવે છે, જે તેને વળતર પસંદ કરવાની મંજૂરી આપે છે. આ ક્ષણે આ લાંબા અંતરની એપ્લિકેશનો અનુમાનિત છે અને પ્રાયોગિક ડેટા દ્વારા સમર્થિત નથી. તાજેતરમાં, રડારની શોધ માટે મોટી સંખ્યામાં ગૂંચવાયેલા ફોટોનની પેઢીનો અભ્યાસ વોટરલૂ યુનિવર્સિટી દ્વારા કરવામાં આવ્યો છે. ક્વોન્ટમ ઓપ્ટિક્સ ક્વોન્ટમ માહિતી વિજ્ઞાન રડાર