Quantum radar
کوانٹم ریڈار ایک قیاس آرائی پر مبنی ریموٹ سینسنگ ٹیکنالوجی ہے جو کوانٹم میکانی اثرات پر مبنی ہے، جیسے کہ غیر یقینی اصول یا کوانٹم الجھاؤ۔ وسیع پیمانے پر، کوانٹم ریڈار کو مائکروویو رینج میں کام کرنے والے ایک آلے کے طور پر دیکھا جا سکتا ہے، جو تابکاری کے ماخذ اور/یا آؤٹ پٹ کا پتہ لگانے کے نقطہ نظر سے کوانٹم خصوصیات کا استحصال کرتا ہے، اور کلاسیکی ہم منصب کو پیچھے چھوڑنے کے قابل ہوتا ہے۔ ایک نقطہ نظر ان پٹ کوانٹم ارتباط (خاص طور پر، کوانٹم الجھاؤ) کے استعمال پر مبنی ہے جو رسیور پر ایک مناسب انٹرفیرومیٹرک کوانٹم کا پتہ لگانے کے ساتھ مل کر (کوانٹم روشنی کے پروٹوکول سے مضبوطی سے متعلق ہے)۔ کوانٹم ریڈار کے تکنیکی طور پر قابل عمل پروٹو ٹائپ کی راہ ہموار کرنے میں متعدد تجرباتی چیلنجوں کا حل شامل ہے جیسا کہ کچھ جائزے کے مضامین میں زیر بحث آیا ہے، جن میں سے مؤخر الذکر نے میڈیا میں "غلط رپورٹنگ" کی طرف اشارہ کیا ہے۔ موجودہ تجرباتی ڈیزائن ایک میٹر کی ترتیب کی بہت مختصر حدود تک محدود نظر آتے ہیں، جس سے پتہ چلتا ہے کہ ممکنہ ایپلی کیشنز اس کے بجائے قریب فاصلے کی نگرانی یا بائیو میڈیکل اسکیننگ کے لیے ہو سکتی ہیں۔ مائکروویو رینج ماڈل کے پیچھے تصور کوانٹم ریڈار کا ایک مائکروویو رینج ماڈل 2015 میں ایک بین الاقوامی ٹیم نے تجویز کیا تھا اور یہ گوسیئن کوانٹم روشنی کے پروٹوکول پر مبنی ہے۔ بنیادی تصور یہ ہے کہ الجھے ہوئے مرئی تعدد والے فوٹونوں کا ایک سلسلہ بنایا جائے اور اسے آدھے حصے میں تقسیم کیا جائے۔ ایک نصف، "سگنل بیم"، مائکروویو تعدد میں اس طرح سے تبدیلی سے گزرتا ہے جو اصل کوانٹم حالت کو محفوظ رکھتا ہے۔ اس کے بعد مائکروویو سگنل کو عام ریڈار سسٹم کی طرح بھیجا اور وصول کیا جاتا ہے۔ جب عکاسی شدہ سگنل موصول ہوتا ہے تو اسے دوبارہ مرئی فوٹونوں میں تبدیل کر دیا جاتا ہے اور اصل الجھے ہوئے بیم کے دوسرے نصف حصے، "آئیڈلر بیم" کے ساتھ موازنہ کیا جاتا ہے۔ اگرچہ زیادہ تر اصل الجھاؤ کوانٹم ڈیکوہرنس کی وجہ سے ختم ہو جائیں گے کیونکہ مائکروویوز ہدف اشیاء اور پیچھے کا سفر کرتے ہیں، تب بھی عکاسی شدہ سگنل اور آئیڈلر بیم کے درمیان کافی کوانٹم ارتباط باقی رہیں گے۔ ایک مناسب کوانٹم کا پتہ لگانے کی اسکیم کا استعمال کرتے ہوئے، نظام صرف ان فوٹونوں کو منتخب کر سکتا ہے جو اصل میں ریڈار کے ذریعے بھیجے گئے تھے، اور کسی بھی دوسرے ذرائع کو مکمل طور پر فلٹر کر سکتا ہے۔ اگر نظام کو میدان میں کام کرنے کے لیے بنایا جا سکتا ہے، تو یہ پتہ لگانے کی صلاحیت میں ایک بہت بڑی پیش رفت کی نمائندگی کرتا ہے۔ روایتی ریڈار سسٹم کو شکست دینے کا ایک طریقہ یہ ہے کہ ریڈار کے ذریعہ استعمال ہونے والی اسی تعدد پر سگنل نشر کیے جائیں، جس سے وصول کنندہ کے لیے اپنی نشریات اور سپوفنگ سگنل (یا "جامنگ") کے درمیان فرق کرنا ناممکن ہو جاتا ہے۔ تاہم، اس طرح کے نظام، نظریہ طور پر بھی، یہ نہیں جان سکتے کہ ریڈار کے اندرونی سگنل کی اصل کوانٹم حالت کیا تھی۔ اس طرح کی معلومات کی کمی کی وجہ سے، ان کی نشریات اصل سگنل سے میل نہیں کھائیں گی اور ارتباط میں فلٹر کی جائیں گی۔ ماحولیاتی ذرائع، جیسے زمینی بے ترتیبی اور اورورا کو بھی اسی طرح فلٹر کیا جائے گا۔ ہسٹری ون ڈیزائن 2005 میں دفاعی ٹھیکیدار لاک ہیڈ مارٹن نے تجویز کیا تھا۔ اس کام کا پیٹنٹ 2013 میں دیا گیا تھا۔ اس کا مقصد ایک ایسا ریڈار سسٹم بنانا تھا جو کلاسیکی ریڈار سے بہتر ریزولوشن اور اعلی تفصیل فراہم کر سکے۔ تاہم اس ڈیزائن سے نظریاتی طور پر کوئی کوانٹم فائدہ یا بہتر ریزولوشن ثابت نہیں ہوا۔ 2015 میں، محققین کی ایک بین الاقوامی ٹیم نے کوانٹم ریڈار کا پہلا نظریاتی ڈیزائن دکھایا جو کلاسیکی سیٹ اپ پر کوانٹم فائدہ حاصل کرنے کے قابل تھا۔ کوانٹم ریڈار کے اس ماڈل میں، کم عکاسی والے ہدف کی ریموٹ سینسنگ پر غور کیا جاتا ہے جو ایک روشن مائکروویو پس منظر میں سرایت شدہ ہے، جس میں پتہ لگانے کی کارکردگی کلاسیکی مائکروویو ریڈار کی صلاحیت سے باہر ہے۔ ایک مناسب طول موج "الیکٹرو آپٹو مکینیکل کنورٹر" کا استعمال کرتے ہوئے، یہ اسکیم مائیکروویو سگنل بیم کے درمیان بہترین کوانٹم الجھاؤ پیدا کرتی ہے، جسے ہدف کے علاقے کی تحقیقات کے لیے بھیجا جاتا ہے، اور ایک آپٹیکل آئیڈلر بیم، جسے پتہ لگانے کے لیے برقرار رکھا جاتا ہے۔ ہدف کے علاقے سے جمع کردہ مائکروویو ریٹرن کو بعد میں آپٹیکل بیم میں تبدیل کیا جاتا ہے اور پھر آئیڈلر بیم کے ساتھ مشترکہ طور پر ماپا جاتا ہے۔ اس طرح کی تکنیک کوانٹم روشنی کے طاقتور پروٹوکول کو اس کے زیادہ قدرتی سپیکٹرم ڈومین یعنی مائکروویو طول موج تک بڑھاتی ہے۔ 2019 میں، تین جہتی اضافہ کوانٹم ریڈار پروٹوکول تجویز کیا گیا تھا۔ اسے سہ جہتی جگہ میں غیر تعاون پر مبنی نقطہ نما ہدف کی لوکلائزیشن کے لیے کوانٹم میٹرولوجی پروٹوکول کے طور پر سمجھا جا سکتا ہے۔ اس نے لوکلائزیشن میں غیر یقینی صورتحال کو حاصل کرنے کے لیے کوانٹم الجھاؤ کو استعمال کیا جو کہ ہر مقامی سمت کے لیے اس سے چوتھائی طور پر چھوٹا ہے جو آزاد، غیر متصل فوٹونوں کے استعمال سے حاصل کیا جا سکتا ہے۔ ان مضامین کا جائزہ لیں جو کوانٹم ریڈار کی تاریخ اور ڈیزائن پر مزید روشنی ڈالتے ہیں، اس کے علاوہ جو اوپر تعارف میں مذکور ہیں، arXiv پر دستیاب ہیں۔ ایک کوانٹم ریڈار کو موجودہ ٹیکنالوجی کے ساتھ حاصل کرنا مشکل ہے، حالانکہ ایک ابتدائی تجرباتی پروٹو ٹائپ کا احساس ہو چکا ہے۔ چیلنجز اور حدود واقعی کوانٹم ریڈار پروٹو ٹائپ کے تجرباتی نفاذ کے پیچھے بہت سے غیر معمولی چیلنجز ہیں، یہاں تک کہ مختصر حدود میں بھی۔ موجودہ کوانٹم روشنی کے ڈیزائن کے مطابق، ایک اہم نقطہ آئیڈلر پلس کا انتظام ہے کہ، مثالی طور پر، ممکنہ ہدف سے واپس آنے والے سگنل پلس کے ساتھ مل کر مشترکہ طور پر پتہ لگایا جانا چاہیے۔ تاہم، اس کے لیے طویل ہم آہنگی کے وقت کے ساتھ کوانٹم میموری کے استعمال کی ضرورت ہوگی، جو بعض اوقات سگنل پلس کے راؤنڈ ٹرپ کے ساتھ موازنہ کرنے کے قابل ہو۔ دوسرے حل سگنل اور آئیڈلر پلس کے درمیان کوانٹم ارتباط کو بہت زیادہ اس مقام تک کم کر سکتے ہیں جہاں کوانٹم فائدہ غائب ہو سکتا ہے۔ یہ ایک ایسا مسئلہ ہے جو کوانٹم روشنی کے نظری ڈیزائن کو بھی متاثر کرتا ہے۔ مثال کے طور پر، ایک معیاری آپٹیکل فائبر کا استعمال کرتے ہوئے ڈیلی لائن میں آئیڈلر پلس کو ذخیرہ کرنے سے نظام خراب ہو جائے گا اور کوانٹم ایلیومینیشن ریڈار کی زیادہ سے زیادہ رینج تقریبا 11 کلومیٹر تک محدود ہو جائے گی۔ اس قدر کی تشریح اس ڈیزائن کی نظریاتی حد کے طور پر کی جانی چاہیے، کسی قابل حصول حد کے ساتھ الجھن میں نہ پڑنا چاہیے۔ دیگر حدود میں یہ حقیقت شامل ہے کہ موجودہ کوانٹم ڈیزائن ایک وقت میں صرف ایک پولرائزیشن، ایزموتھ، ایلیویشن، رینج، ڈوپلر بن پر غور کرتے ہیں۔ ایپلی کیشنز کے بارے میں میڈیا قیاس آرائیاں میڈیا قیاس آرائیاں ہیں کہ ایک کوانٹم ریڈار چپکے طیاروں کا پتہ لگانے، جان بوجھ کر جام کرنے کی کوششوں کو فلٹر کرنے، اور اعلی پس منظر کے شور والے علاقوں میں کام کر سکتا ہے، مثال کے طور پر، زمینی بے ترتیبی کی وجہ سے۔ مذکورہ بالا سے متعلق، کوانٹم ریڈار کے ممکنہ اینٹی اسٹیلتھ ٹیکنالوجی کے طور پر استعمال کے بارے میں میڈیا میں کافی قیاس آرائیاں ہیں۔ چپکے طیاروں کو ریڈار سے دور سگنلز کی عکاسی کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے، عام طور پر گول سطحوں کا استعمال کرتے ہوئے اور کسی بھی ایسی چیز سے گریز کرتے ہوئے جو جزوی کونے کی عکاسی کر سکتی ہو۔ اس طرح ریڈار کے وصول کنندہ کو واپس آنے والے سگنل کی مقدار کو کم کر دیتا ہے کہ تھرمل پس منظر کے شور میں ہدف (مثالی طور پر) کھو جاتا ہے۔ اگرچہ اسٹیلتھ ٹیکنالوجیز اب بھی کوانٹم ریڈار کے وصول کنندہ سے دور اصل سگنل کی عکاسی کرنے میں اتنی ہی موثر ہوں گی، لیکن یہ باقی چھوٹے سگنل کو الگ کرنے کی نظام کی صلاحیت ہے، یہاں تک کہ جب دوسرے ذرائع سے ڈھیر ہو جائے، جو اسے انتہائی چپکے ڈیزائنوں سے بھی واپسی لینے کی اجازت دیتا ہے۔ اس وقت یہ طویل فاصلے کی ایپلی کیشنز قیاس آرائی پر مبنی ہیں اور تجرباتی اعداد و شمار کی حمایت نہیں کرتی ہیں۔ حال ہی میں، ریڈار کا پتہ لگانے کے لیے بڑی تعداد میں الجھے ہوئے فوٹونوں کی نسل کا مطالعہ واٹرلو یونیورسٹی نے کیا ہے۔ حوالہ جات کوانٹم آپٹکس کوانٹم انفارمیشن سائنس ریڈار