Para ilmuwan menunjukkan prototipe radar kuantum – Sains Terkini

Fisikawan di Institut Sains dan Teknologi Austria (IST Austria) telah menemukan prototipe radar baru yang memanfaatkan keterikatan kuantum sebagai metode deteksi objek. Integrasi mekanika kuantum yang berhasil ke dalam perangkat kita sehari-hari dapat secara signifikan berdampak pada industri biomedis dan keamanan. Penelitian ini dipublikasikan dalam jurnal Kemajuan Sains.

Keterikatan kuantum adalah fenomena fisik di mana dua partikel tetap saling terhubung, berbagi sifat fisik terlepas dari seberapa jauh mereka dari satu sama lain. Sekarang, para ilmuwan dari kelompok riset Profesor Johannes Fink di Institut Sains dan Teknologi Austria (IST Austria) bersama dengan kolaborator Stefano Pirandola dari Massachusetts Institute of Technology (MIT) dan University of York, Inggris, dan David Vitali dari University of Camerino, Italia – telah menunjukkan jenis teknologi pendeteksian baru yang disebut 'microwave quantum illumination' yang menggunakan foton gelombang mikro terjerat sebagai metode pendeteksian. Prototipe, yang juga dikenal sebagai 'radar kuantum', mampu mendeteksi objek di lingkungan panas yang bising di mana sistem radar klasik sering gagal. Teknologi ini memiliki aplikasi potensial untuk pencitraan biomedis daya rendah dan pemindai keamanan.


Menggunakan keterikatan kuantum sebagai bentuk deteksi baru

Prinsip kerja di belakang perangkat itu sederhana: Alih-alih menggunakan gelombang mikro konvensional, para peneliti melibatkan dua kelompok foton, yang disebut foton 'sinyal' dan 'pemalas'. Foton 'sinyal' dikirim ke objek yang diinginkan, sedangkan foton 'pemalas' diukur dalam isolasi relatif, bebas dari gangguan dan kebisingan. Ketika foton sinyal dipantulkan kembali, keterikatan sejati antara sinyal dan foton pemalas hilang, tetapi sejumlah kecil korelasi bertahan, menciptakan tanda tangan atau pola yang menggambarkan keberadaan atau tidak adanya objek target – terlepas dari kebisingan dalam lingkungan.

"Apa yang kami tunjukkan adalah bukti konsep untuk Microwave Quantum Radar," kata pemimpin penulis dan pada saat proyek penelitian postdoc di kelompok Fink Shabir Barzanjeh, yang penelitian sebelumnya membantu memajukan gagasan teoritis di balik teknologi radar yang ditingkatkan kuantum. "Menggunakan keterjeratan yang dihasilkan pada seperseribu derajat di atas nol absolut (-273,14 ° C), kami telah dapat mendeteksi objek reflektifitas rendah pada suhu kamar."

Teknologi kuantum dapat mengungguli radar berdaya rendah klasik

Sementara keterikatan kuantum itu sendiri rapuh di alam, perangkat ini memiliki beberapa keunggulan dibandingkan radar klasik konvensional. Sebagai contoh, pada level daya rendah, sistem radar konvensional biasanya memiliki sensitivitas yang buruk karena mereka kesulitan membedakan radiasi yang dipantulkan oleh objek dari kebisingan radiasi latar yang terjadi secara alami. Penerangan kuantum menawarkan solusi untuk masalah ini karena kesamaan antara foton 'sinyal' dan 'pemalas' – yang dihasilkan oleh keterikatan kuantum – membuatnya lebih efektif untuk membedakan foton sinyal (yang diterima dari objek yang menarik) dari kebisingan yang dihasilkan dalam lingkungan. Barzanjeh yang sekarang menjadi Asisten Profesor di Universitas Calgary pada kinerja prototipe: "Pesan utama di balik penelitian kami adalah bahwa 'radar kuantum' atau 'iluminasi gelombang mikro kuantum' tidak hanya mungkin secara teori tetapi juga dalam praktik. Ketika diperbandingkan dengan detektor berdaya rendah klasik dalam kondisi yang sama seperti yang telah kita lihat, pada bilangan foton sinyal sangat rendah, bahwa pendeteksian kuantum yang ditingkatkan dapat lebih unggul. "

Tonggak penting menuju memajukan teknologi radar berusia 80 tahun

Sepanjang sejarah, ilmu dasar telah menjadi salah satu pendorong utama inovasi, perubahan paradigma dan terobosan teknologi. Sementara masih merupakan bukti konsep, penelitian kelompok telah secara efektif menunjukkan metode deteksi baru yang, dalam beberapa kasus, mungkin sudah lebih unggul dari radar klasik.

"Sepanjang sejarah, bukti konsep seperti yang kami tunjukkan di sini sering menjadi tonggak penting menuju kemajuan teknologi masa depan. Akan menarik untuk melihat implikasi masa depan dari penelitian ini, terutama untuk sensor gelombang mikro jarak pendek," kata Barzanjeh .

Penulis terakhir dan pemimpin kelompok Profesor Johannes Fink menambahkan: "Hasil ilmiah ini hanya mungkin dengan menyatukan fisikawan teoritis dan eksperimental yang didorong oleh rasa ingin tahu tentang bagaimana mekanika kuantum dapat membantu mendorong batas-batas fundamental penginderaan. Tetapi untuk menunjukkan keuntungan dalam situasi praktis kita juga akan memerlukan bantuan insinyur listrik yang berpengalaman dan masih ada banyak pekerjaan yang harus dilakukan untuk membuat hasil kita dapat diterapkan pada tugas deteksi dunia nyata. "


You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.