Stealth-flygplan i den kanadensiska arktis kommer inte att vara någon match för ett nytt kvantradarsystem.

Forskare vid University of Waterloo utvecklar en ny teknik som lovar att hjälpa radaroperatörer att skära igenom kraftigt bakgrundsbuller och isolera föremål - inklusive smygflygplan och missiler - med oöverträffad noggrannhet.

"I Arktis, rymdväder som geomagnetiska stormar och solflammor stör radardriften och gör effektiv identifiering av objekt mer utmanande, "sa Jonathan Baugh, en fakultetsmedlem vid Institute for Quantum Computing (IQC) och en professor vid Institutionen för kemi som leder projektet tillsammans med tre andra forskare vid IQC och Waterloo Institute for Nanotechnology (WIN). "Genom att gå från traditionell radar till kvantradar, vi hoppas att vi inte bara kommer att skära igenom detta buller, men också för att identifiera objekt som har utformats specifikt för att undvika upptäckt."

Stealth-flygplan förlitar sig på speciell färg och kroppsdesign för att absorbera och avleda radiovågor – vilket gör dem osynliga för traditionell radar. De använder också elektronisk störning för att träsa detektorer med artificiellt buller. Med kvantradar, i teorin, dessa plan kommer inte bara att exponeras, men också omedvetna om att de har upptäckts.

Teknik för att förbättra det nationella försvaret

Kvantradar använder en avkänningsteknik som kallas kvantbelysning för att upptäcka och ta emot information om ett objekt. I grunden, det utnyttjar kvantprincipen om intrassling, där två fotoner bildar en sammankopplad, eller intrasslad, par.

Metoden fungerar genom att skicka en av fotonerna till ett avlägset objekt, samtidigt som den andra medlemmen i paret behålls. Fotoner i retursignalen kontrolleras för avslöjande signaturer av intrassling, så att fotoner från den bullriga bakgrunden kan kasseras. Detta kan avsevärt förbättra radarsignal-till-brus i vissa situationer.

Men för att kvantradar ska fungera i fältet, forskare måste först inse en snabb, on-demand källa för intrasslade fotoner.

"Målet för vårt projekt är att skapa en robust källa till intrasslade fotoner som kan genereras med ett knapptryck, sa Baugh.

Hittills, kvantbelysning har bara utforskats i laboratoriet. Canadas regering, under Department of National Defense's All Domain Situational Awareness (ADSA) Science &Technology-program, investerar 2,7 miljoner dollar för att påskynda användningen på fältet.

Radarstationerna för 54 North Warning System (NWS), baserad i Arktis och drivs av North American Aerospace Defense Command (NORAD), närmar sig slutet av sin livslängd och kan behöva bytas ut så tidigt som 2025.

"Detta projekt gör det möjligt för oss att utveckla tekniken för att flytta kvantradar från labbet till fältet, ", sa Baugh. "Det kan förändra vårt sätt att tänka på nationell säkerhet."