Quantum radar
क्वांटम रडार एक सट्टा रिमोट-सेंसिंग तकनीक है जो क्वांटम-मैकेनिकल प्रभावों पर आधारित है, जैसे कि अनिश्चितता सिद्धांत या क्वांटम उलझन। मोटे तौर पर, एक क्वांटम रडार को माइक्रोवेव रेंज में काम करने वाले एक उपकरण के रूप में देखा जा सकता है, जो विकिरण स्रोत और/या आउटपुट डिटेक्शन के दृष्टिकोण से क्वांटम सुविधाओं का फायदा उठाता है, और एक शास्त्रीय समकक्ष से बेहतर प्रदर्शन करने में सक्षम है। एक दृष्टिकोण इनपुट क्वांटम सहसंबंधों (विशेष रूप से, क्वांटम उलझाव) के उपयोग पर आधारित है जो रिसीवर पर एक उपयुक्त इंटरफेरोमेट्रिक क्वांटम डिटेक्शन (क्वांटम रोशनी के प्रोटोकॉल से दृढ़ता से संबंधित) के साथ संयुक्त है। क्वांटम रडार के तकनीकी रूप से व्यवहार्य प्रोटोटाइप का मार्ग प्रशस्त करने में कई प्रयोगात्मक चुनौतियों का समाधान शामिल है जैसा कि कुछ समीक्षा लेखों में चर्चा की गई है, जिनमें से बाद वाले ने मीडिया में "गलत रिपोर्टिंग" की ओर इशारा किया है। वर्तमान प्रयोगात्मक डिजाइन एक मीटर के क्रम की बहुत छोटी सीमा तक सीमित प्रतीत होते हैं, यह सुझाव देते हुए कि संभावित अनुप्रयोग इसके बजाय निकट-दूरी की निगरानी या जैव चिकित्सा स्कैनिंग के लिए हो सकते हैं। एक माइक्रोवेव-रेंज मॉडल के पीछे की अवधारणा एक क्वांटम रडार का एक माइक्रोवेव-रेंज मॉडल 2015 में एक अंतरराष्ट्रीय दल द्वारा प्रस्तावित किया गया था और यह गॉसियन क्वांटम रोशनी के प्रोटोकॉल पर आधारित है। मूल अवधारणा उलझे हुए दृश्य-आवृत्ति फोटॉनों की एक धारा बनाना और इसे आधे में विभाजित करना है। एक आधा, "सिग्नल बीम", माइक्रोवेव आवृत्तियों में इस तरह से परिवर्तन से गुजरता है जो मूल क्वांटम स्थिति को संरक्षित करता है। माइक्रोवेव संकेत तब सामान्य रडार प्रणाली की तरह भेजा और प्राप्त किया जाता है। जब परावर्तित संकेत प्राप्त होता है तो यह वापस दृश्य फोटॉन में परिवर्तित हो जाता है और मूल उलझी हुई किरण के दूसरे आधे हिस्से, "निष्क्रिय किरण" के साथ तुलना की जाती है। हालाँकि अधिकांश मूल उलझन क्वांटम अपघटन के कारण खो जाएगी क्योंकि माइक्रोवेव लक्ष्य वस्तुओं और पीछे की ओर यात्रा करते हैं, फिर भी परावर्तित-संकेत और निष्क्रिय किरणों के बीच पर्याप्त क्वांटम सहसंबंध बने रहेंगे। एक उपयुक्त क्वांटम पहचान योजना का उपयोग करके, प्रणाली केवल उन फोटॉनों को चुन सकती है जो मूल रूप से रडार द्वारा भेजे गए थे, किसी भी अन्य स्रोत को पूरी तरह से छानते हुए। यदि प्रणाली को क्षेत्र में काम करने के लिए बनाया जा सकता है, तो यह पता लगाने की क्षमता में भारी प्रगति का प्रतिनिधित्व करता है। पारंपरिक रडार प्रणालियों को हराने का एक तरीका रडार द्वारा उपयोग की जाने वाली समान आवृत्तियों पर संकेत प्रसारित करना है, जिससे रिसीवर के लिए अपने स्वयं के प्रसारण और स्पूफिंग संकेत (या "जामिंग") के बीच अंतर करना असंभव हो जाता है। हालाँकि, ऐसी प्रणालियाँ, सिद्धांत रूप में भी, यह नहीं जान सकती हैं कि रडार के आंतरिक संकेत की मूल क्वांटम स्थिति क्या थी। इस तरह की जानकारी की कमी के कारण, उनका प्रसारण मूल संकेत से मेल नहीं खाएगा और सहसंयोजक में फ़िल्टर किया जाएगा। पर्यावरणीय स्रोत, जैसे ग्राउंड क्लटर और ऑरोरा, को भी इसी तरह फ़िल्टर किया जाएगा। हिस्ट्री वन डिजाइन 2005 में रक्षा ठेकेदार लॉकहीड मार्टिन द्वारा प्रस्तावित किया गया था। इस काम का पेटेंट 2013 में दिया गया था। इसका उद्देश्य एक रडार प्रणाली बनाना था जो शास्त्रीय रडार की तुलना में बेहतर रिज़ॉल्यूशन और उच्च विवरण प्रदान कर सके। हालांकि इस डिजाइन द्वारा कोई क्वांटम लाभ या बेहतर संकल्प सैद्धांतिक रूप से साबित नहीं किया गया था। 2015 में, शोधकर्ताओं की एक अंतर्राष्ट्रीय टीम ने एक क्वांटम रडार का पहला सैद्धांतिक डिजाइन दिखाया जो एक शास्त्रीय सेटअप पर क्वांटम लाभ प्राप्त करने में सक्षम था। क्वांटम रडार के इस मॉडल में, एक कम-परावर्तनशीलता लक्ष्य के रिमोट सेंसिंग पर विचार किया जाता है जो एक उज्ज्वल माइक्रोवेव पृष्ठभूमि के भीतर अंतर्निहित होता है, जिसमें एक शास्त्रीय माइक्रोवेव रडार की क्षमता से परे पता लगाने का प्रदर्शन होता है। एक उपयुक्त तरंग दैर्ध्य "इलेक्ट्रो-ऑप्टोमैकेनिकल कनवर्टर" का उपयोग करके, यह योजना एक माइक्रोवेव सिग्नल बीम के बीच उत्कृष्ट क्वांटम उलझाव उत्पन्न करती है, जिसे लक्ष्य क्षेत्र की जांच के लिए भेजा जाता है, और एक ऑप्टिकल आइडलर बीम, जिसे पता लगाने के लिए रखा जाता है। लक्षित क्षेत्र से एकत्र किए गए माइक्रोवेव रिटर्न को बाद में एक ऑप्टिकल बीम में परिवर्तित किया जाता है और फिर निष्क्रिय बीम के साथ संयुक्त रूप से मापा जाता है। इस तरह की तकनीक क्वांटम रोशनी के शक्तिशाली प्रोटोकॉल को इसके अधिक प्राकृतिक वर्णक्रमीय क्षेत्र, अर्थात् माइक्रोवेव तरंग दैर्ध्य तक विस्तारित करती है। 2019 में, एक त्रि-आयामी वृद्धि क्वांटम रडार प्रोटोकॉल प्रस्तावित किया गया था। इसे त्रि-आयामी स्थान में एक गैर-सहकारी बिंदु जैसे लक्ष्य के स्थानीयकरण के लिए एक क्वांटम मेट्रोलॉजी प्रोटोकॉल के रूप में समझा जा सकता है। इसने क्वांटम उलझन को स्थानीयकरण में अनिश्चितता प्राप्त करने के लिए नियोजित किया जो प्रत्येक स्थानिक दिशा के लिए स्वतंत्र, असंबद्ध फोटॉनों का उपयोग करके प्राप्त की जा सकने वाली राशि की तुलना में चौगुनी रूप से छोटी है। उपरोक्त परिचय में उल्लिखित लेखों के अलावा, क्वांटम रडार के इतिहास और डिजाइनों में अधिक जानकारी देने वाले लेखों की समीक्षा arXiv पर उपलब्ध हैं। एक क्वांटम रडार को वर्तमान तकनीक के साथ प्राप्त करना चुनौतीपूर्ण है, भले ही एक प्रारंभिक प्रयोगात्मक प्रोटोटाइप को प्राप्त किया गया हो। चुनौती और सीमाएँ वास्तव में कम दूरी पर भी रडार प्रोटोटाइप के प्रायोगिक कार्यान्वयन के पीछे कई गैर-तुच्छ चुनौतीएँ हैं। वर्तमान क्वांटम रोशनी डिजाइनों के अनुसार, एक महत्वपूर्ण बिंदु निष्क्रिय पल्स का प्रबंधन है, जिसे आदर्श रूप से, संभावित लक्ष्य से लौटने वाले संकेत पल्स के साथ संयुक्त रूप से पता लगाया जाना चाहिए। हालांकि, इसके लिए एक लंबे सुसंगत समय के साथ एक क्वांटम मेमोरी के उपयोग की आवश्यकता होगी, जो संकेत पल्स की राउंड-ट्रिप के साथ तुलनीय समय पर काम करने में सक्षम होगी। अन्य समाधान संकेत और निष्क्रिय स्पंदों के बीच क्वांटम सहसंबंध को उस बिंदु तक कम कर सकते हैं जहां क्वांटम लाभ गायब हो सकता है। यह एक ऐसी समस्या है जो क्वांटम रोशनी के ऑप्टिकल डिजाइन को भी प्रभावित करती है। उदाहरण के लिए, एक मानक ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग करके विलंब रेखा में निष्क्रिय पल्स को संग्रहीत करने से प्रणाली खराब हो जाएगी और क्वांटम रोशनी रडार की अधिकतम सीमा लगभग 11 किमी तक सीमित हो जाएगी। इस मूल्य की व्याख्या इस डिजाइन की एक सैद्धांतिक सीमा के रूप में की जानी चाहिए, एक प्राप्त करने योग्य सीमा के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए। अन्य सीमाओं में यह तथ्य शामिल है कि वर्तमान क्वांटम डिजाइन एक समय में केवल एक ध्रुवीकरण, अजीमुथ, ऊंचाई, सीमा, डॉपलर बिन पर विचार करते हैं। अनुप्रयोगों के बारे में मीडिया की अटकलें हैं कि एक क्वांटम रडार गुप्त विमान का पता लगाने के लिए लंबी दूरी पर काम कर सकता है, जानबूझकर जाम करने के प्रयासों को फ़िल्टर कर सकता है, और उच्च पृष्ठभूमि के शोर वाले क्षेत्रों में काम कर सकता है, जैसे कि जमीनी अव्यवस्था के कारण। उपरोक्त के संबंध में, एक संभावित एंटी-स्टील्थ तकनीक के रूप में क्वांटम रडार के उपयोग के बारे में काफी मीडिया अटकलें हैं। गुप्त विमानों को रडार से दूर संकेतों को प्रतिबिंबित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, आमतौर पर गोल सतहों का उपयोग करके और आंशिक कोने परावर्तक बनाने वाली किसी भी चीज़ से बचना। इससे रडार के रिसीवर को वापस आने वाले संकेत की मात्रा कम हो जाती है कि लक्ष्य (आदर्श रूप से) थर्मल पृष्ठभूमि के शोर में खो जाता है। हालांकि गुप्त प्रौद्योगिकियां अभी भी क्वांटम रडार के रिसीवर से दूर मूल संकेत को प्रतिबिंबित करने में उतनी ही प्रभावी होंगी, यह शेष छोटे संकेत को अलग करने की प्रणाली की क्षमता है, भले ही अन्य स्रोतों द्वारा दलदली हो, जो इसे अत्यधिक गुप्त डिजाइनों से भी वापसी लेने की अनुमति देता है। इस समय ये लंबी दूरी के अनुप्रयोग सट्टा हैं और प्रयोगात्मक डेटा द्वारा समर्थित नहीं हैं। हाल ही में, रडार का पता लगाने के लिए बड़ी संख्या में उलझे हुए फोटॉनों की पीढ़ी का अध्ययन वाटरलू विश्वविद्यालय द्वारा किया गया है। क्वांटम प्रकाशिकी क्वांटम सूचना विज्ञान रडार