Radarteknik, som står för radiodetektion och avstånd, har funnits i flera decennier och har ett brett utbud av verkliga tillämpningar. Radar används för närvarande för att upptäcka mål eller andra objekt i många inställningar. Till exempel, den används under militär- och rymdoperationer för att fastställa platsen, räckvidd, vinkel och/eller hastighet för flygplan, fartyg, rymdfarkoster, missiler eller andra fordon.

De senaste framstegen inom utvecklingen av kvantteknologi har inspirerat forskare att ta fram kvantmetrologiska protokoll som skulle kunna möjliggöra skapandet av radarteknologi med förbättrad måldetekteringsförmåga. Även om många av dessa protokoll kan avgöra hur långt ett objekt befinner sig med högre precision än klassiska radar, de uppvisar inga märkbara förbättringar när det gäller att mäta riktningen den rör sig i.

Forskare vid University of Pavia och den kinesiska vetenskapsakademin har nyligen introducerat ett nytt kvantmetrologiskt protokoll som kan mäta både dess avstånd från ett objekt och objektets position i rymden med en högre precision än konventionell radarteknik. Detta protokoll, presenteras i en tidning publicerad i Fysiska granskningsbrev , är speciellt utformad för att lokalisera icke-samarbetande mål i ett 3D-utrymme.

"Vi föreslog ett kvantmetrologiskt protokoll för lokalisering av ett icke-samverkande punktliknande mål i tredimensionellt utrymme, som inspirerades av det endimensionella kvantlokaliseringsprotokollet som föreslagits av Giovannetti, Lloyd, och Maccone, "Changliang Ren, en av forskarna som genomförde studien, berättade för Phys.org. "Vårt protokoll kan upptäcka ett mål mer exakt än klassiska radarer, både när det gäller avstånd och position."

För att upptäcka ett givet mål, protokollet som tagits fram av Ren och hans kollegor använder ett maximalt intrasslat kvanttillstånd där frekvenserna och tvärvågsvektorerna är perfekt korrelerade. I detta intrasslade tillstånd, enskilda fotoner fungerar som om de vore en enda högupplöst foton som innehåller all fotonernas energi.

Denna "kollektiva" foton samlar in mer exakt information om målet än vad enskilda fotoner kan samla in. Detta resulterar i att radarn samlar in mycket mer exakta mätningar, både när det gäller ett måls avstånd från radarn och dess position, så att de som använder radarn får en bättre uppfattning om var ett mål befinner sig och i vilken riktning det rör sig.

"Vi lyckades föreslå ett kvantmetrologiskt protokoll för lokalisering av ett icke-samverkande punktliknande mål i tredimensionellt rymd, som kan upptäcka målet mer exakt än klassisk radar både i avstånd och position, " sa Ren.

I framtiden, det kvantmetrologiska protokollet som tagits fram av Ren och hans kollegor kan möjliggöra utvecklingen av bättre presterande radarteknik för många flygtillämpningar. Än så länge, forskarna undersökte endast protokollets prestanda under idealiska miljöförhållanden. Dock, för att det ska kunna tillämpas i verkliga miljöer, de måste visa att den fungerar lika bra i närvaro av buller som orsakas av olika miljöfaktorer.

"I vårt framtida arbete, vi kan också överväga att utöka protokollet till lokalisering av mål i fyrdimensionell rumtid, för att bestämma den rumsliga platsen och tidpunkten för en händelse, " sa Ren.

© 2020 Science X Network