Κβαντικό λέιζερ για τον αμερικανικό στρατό

08:10 15/6/2024 - Πηγή: Huffington Post Greece

Οι ερευνητές αναπτύσσουν ένα πρωτότυπο με διετή χρηματοδότηση ενός εκατ. δολαρίων

Ένα κβαντικό λέιζερ το οποίο θα μπορεί να διαπερνά την ομίχλη και να χρησιμοποιείται σε μεγάλες αποστάσεις αναπτύσσουν ερευνητές στις ΗΠΑ για λογαριασμό της DARPA του αμερικανικού Πενταγώνου.

Οι τηλεπικοινωνίες και άλλες τεχνολογίες που βασίζονται στα λέιζερ αντιμετωπίζουν προβλήματα όταν λειτουργούν υπό αντίξοες συνθήκες- όπως πχ ομίχλη, ακραίες θερμοκρασίες, μεγάλες αποστάσεις κ.α. Ένας μηχανικός στο McKelvey School

of Engineering στο Washington University in St. Louis χρησιμοποιεί κβαντική τεχνολογία για να αναπτύξει τρόπους τα λέιζερ να λειτουργούν αποτελεσματικά σε τέτοια «προκλητικά» περιβάλλοντα.

Ο Γιουνγκ Τσουνγκ Σεν, αναπληρωτής καθηγητής στο Preston M. Green Department of Electrical & Systems Engineering, αναπτύσσει ένα πρωτότυπο κβαντικού «photonic-dimer» λέιζερ με διετή χρηματοδότηση ύψους ενός εκατ. δολαρίων από τη DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency), αξιοποιώντας την δύο χρωμάτων τεχνολογία «photonic dimer laser» του εργαστηρίου του, με την οποία στενά ελεγχόμενα ζεύγη σωματιδίων φωτός (ή αλλιώς, photonic dimers) χρησιμοποιούνται για την παραγωγή μιας ισχυρής και εστιασμένης ακτίνας φωτός (λέιζερ). Τα κβαντικά αυτά λέιζερ εκμεταλλεύονται κβαντικά φαινόμενα για να «δένουν» μαζί δύο φωτόνια, αυξάνοντας την ενέργεια και αποδοτικότητά τους.

Τα φωτόνια ταξιδεύουν με πολύ μεγάλες ταχύτητες και δεν έχουν φορτίο, οπότε είναι δύσκολο να τα «αναγκάσει» κανείς να αλληλεπιδράσουν και να τα χειραγωγήσει. Το εργαστήρι του Σεν διαπίστωσε πως όταν «κολλάνε» μεταξύ τους δύο φωτόνια διαφορετικών χρωμάτων, σχηματίζοντας ένα φωτονικό διμερές (dimer) μέσω κβαντομηχανικής, τότε υιοθετείται η συμπεριφορά ενός μπλε φωτονίου. Η διεμπλοκή των δύο φωτονιών εντός του διμερούς μπορεί να οδηγήσει σε άνευ προηγουμένου δυνατότητες στις επικοινωνίες, αλλά και στην καταγραφή εικόνων, κατά τον Σεν.

«Τα φωτόνια κωδικοποιούν πληροφορίες όταν ταξιδεύουν, μα το ταξίδι στην ατμόσφαιρα τα βλάπτει πολύ» είπε ο Σεν. «Όταν δύο φωτόνια είναι δεμένα μαζί, υφίστανται και πάλι την επίδραση της ατμόσφαιρας, μα μπορούν να αλληλοπροστατεύονται έτσι ώστε να διατηρείται ένας βαθμός πληροφορίας».

Αυτά τα δίχρωμα διμερή μπορούν να τροποποιηθούν έτσι ώστε να προσαρμόζονται στην ατμόσφαιρα ή την ομίχλη μέσω μιας διάσημης διαδικασίας του χώρου της κβαντομηχανικής- της αποκαλούμενης κβαντικής διεμπλοκής (quantum entanglement), είπε ο Σεν. «Η κβαντική διεμπλοκή είναι ένας συσχετισμός μεταξύ φωτονίων» πρόσθεσε. «Προσπαθούμε να εκμεταλλευτούμε τη διεμπλοκή για να κάνουμε κάτι καινοτόμο...μπορεί να κάνει πολλά πράγματα που μπορούμε μόνο να ονειρευτούμε- είναι μόνο η κορυφή του παγόβουνου».