En kvantemetrologi-protokol til lokalisering af ikke-samarbejdsvillige mål i 3D-rum

Radar teknologi, som står for radiodetektering og rækkevidde, har eksisteret i flere årtier og har en bred vifte af virkelige applikationer. Radar bruges i øjeblikket til at detektere mål eller andre objekter i mange indstillinger. For eksempel, det bruges under militære og rumfartsoperationer til at bestemme placeringen, rækkevidde, luftfartøjers vinkel og/eller hastighed skibe, rumfartøjer, missiler eller andre køretøjer.

Nylige fremskridt i udviklingen af ​​kvanteteknologi har inspireret forskere til at udarbejde kvantemetrologi -protokoller, der kunne muliggøre oprettelse af radarteknologi med forbedrede måldetekteringskapaciteter. Mens mange af disse protokoller kan bestemme, hvor langt et objekt er med højere præcision end klassiske radarer, de udviser ikke bemærkelsesværdige forbedringer i måling af den retning, den bevæger sig i.

Forskere ved University of Pavia og det kinesiske videnskabsakademi har for nylig introduceret en ny kvantemetrologi -protokol, der både kan måle dens afstand fra et objekt og objektets position i rummet med en højere præcision end konventionelle radarteknologier. Denne protokol, præsenteret i et papir udgivet i Fysisk gennemgangsbreve , er specielt designet til at lokalisere ikke-samarbejdsvillige mål i et 3D-rum.

"Vi foreslog en kvantemetrologi-protokol til lokalisering af et ikke-samarbejdende punktlignende mål i tredimensionelt rum, som var inspireret af den endimensionelle kvantelokaliseringsprotokol foreslået af Giovannetti, Lloyd, og Maccone, "Changliang Ren, en af ​​forskerne, der gennemførte undersøgelsen, fortalte Phys.org. "Vores protokol kan detektere et mål mere præcist end klassiske radarer, både hvad angår afstand og position. "

For at registrere et givet mål, protokollen udformet af Ren og hans kolleger bruger en maksimalt sammenfiltret kvantetilstand, hvor frekvenserne og tværgående bølgevektorer er perfekt korreleret. I denne sammenfiltrede tilstand, enkelte foton fungerer som om de var en enkelt højopløselig foton, der indeholder al fotonens energi.

Denne 'kollektive' foton samler mere præcise oplysninger om målet, end hvad individuelle fotoner kan indsamle. Dette resulterer i, at radaren indsamler langt mere præcise målinger, både hvad angår et måls afstand fra radaren og dens position, tillader dem, der bruger radaren, at få en bedre idé om, hvor et mål er placeret, og hvilken retning det bevæger sig i.

"Det lykkedes os at foreslå en kvantemetrologi-protokol til lokalisering af et ikke-samarbejdende punktlignende mål i tredimensionelt rum, som kan detektere målet mere præcist end klassisk radar både i dens afstand og position, "Sagde Ren.

I fremtiden, den kvantemetrologiprotokol, der er udarbejdet af Ren og hans kolleger, kunne muliggøre udvikling af bedre radarteknologi til talrige rumfartsapplikationer. Indtil nu, forskerne undersøgte kun protokollens ydeevne under ideelle miljøforhold. Imidlertid, for at det kan anvendes i virkelige verdener, de bliver nødt til at vise, at den klarer sig lige godt i nærvær af støj forårsaget af forskellige miljøfaktorer.

"I vores fremtidige arbejde, vi kunne også overveje at udvide protokollen til lokalisering af mål i fire-dimensionel rumtid, at bestemme den rumlige placering og tidspunktet for en begivenhed, "Sagde Ren.

© 2020 Science X Network