Hərbi tətbiqetmələrdə kvant mexanikası

Bu tədqiqat artıq lazerlər, maqnit rezonans görüntüləmə (MRT), tranzistorlar və mikroprosessorlar daxil olmaqla bir neçə texnologiyanın inkişafına dəstək verib. Lakin bunlar kvant mexanikasının özündə cəmləşdirdiyi “qəribəliklərdən”, o cümlədən maddə dalğa dilemmasından (işıq həm dalğa, həm də hissəcikdir), üstəlik superpozisiyadan (müşahidə olunana qədər iki vəziyyətdə olan atom) tam olaraq istifadə etməyib. Digəri iki və ya daha çox kvant bitinin və ya kubitin bir-birinə ölçülməsi digərinin nəticəsini dərhal təyin etdiyi üçün qarışa biləcəyi “dolanıqlıq”dır.

Bunlara tez-tez kvant anlayışının açarı olan “qeyri-intuitiv” xüsusiyyətlər deyilir.

ABŞ Ordusu Tədqiqat Laboratoriyasının alimi Paul Kunz deyir ki, kvant anlayışı zaman, maqnit sahələri, cazibə və ya sürətlənmə kimi şeyləri ölçmək üçün təbiətin bəzi qeyri-adi xüsusiyyətlərini istifadə edir.

“Məsələn, bir baba saatı vaxtı ölçmək üçün salınan kəfkirli saatdan istifadə edə bilər, lakin sezyum atomları kimi kiçik hissəciklər yaxşı təyin olunmuş tezliklərdə rəqs etmək üçün koaksiya edilə bilən elektronlara sahibdir”.

Dəyişiklik vaxtıdır

Sezyum atom saatları üçün istifadə olunur və Beynəlxalq Vahidlər Sistemində ikincinin tərifi üçün əsas standart təmin edir. Rubidyum yüksək həssaslıqlı atom saatları üçün də istifadə edilə bilər və sezyumdan daha az dəqiq hesab olunmasına baxmayaraq ucuzdur və daha geniş qəbul edilib.

Bütün sezyum atomları və ya rubidium atomları eyni olduğundan, yalnız çox dəqiq deyil, eyni zamanda frekansları da eynidir. Bu qeyri-adi xüsusiyyətlər GPS üçün istifadə olunduqlarına görə vaxt saxlama və yerləşdirmə tətbiqetmələrinə malikdir. Bunlar eyni zamanda sualtı qayıqları və ya döyüş sursatlarını aşkar edə bilən maqnitometrlər üçün də istifadə olunur.

Kvant sensorlar sürətlənmə və ya dönmə səviyyələrini də birbaşa ölçə bilər, bu da GPS-in olmadığı yerlərdə mövqeyi müəyyənləşdirmək üçün istifadə edilə bilər - lakin bu hələ araşdırılır.

Kvant sensoru bir çox hissəcik və ya fotonun sensorun səs-küyünə böyük dərəcədə təsir göstərəcəyi şəkildə əlaqələndirildiyi “dolanıqlıq” adlı kvant mexanikasının xüsusiyyətindən istifadə edəcək. Bu misilsiz xüsusiyyət, nəticədə hələ xəyal belə etmədiyimiz imkanlara gətirib çıxaracaq.

Kvant dolanıqlığının vacib olduğu elmi sərhədləri araşdırmaq kəşf etmə üçün “zəngin və münbit zəmindir”. Davamlı tədqiqat işləri dolanıqlığın kvant şəbəkələrini “misilsiz təhlükəsizlik”lə kvant məlumatlarını ötürmə qabiliyyəti ilə necə təmin edə biləcəyini göstərdi.

2018-ci ilin oktyabrında ABŞ Ordusunun Tədqiqat Laboratoriyası bildirdi ki, elektrik sahəsi sensorları və rabitə qəbulediciləri üçün yüksək enerji səviyyəsindən həyəcanlanan “Rydberg” atomlarından istifadə edərək yeni layihə üzərində çalışır. “Rydberg” sensorları ilə bugünkü mövcud antena/qəbuledici texnologiyaları arasında ciddi fərqlər var.

“Rydberg” alıcısının 0 ilə 1.000.000.000.000 Hz tezlik arasında hər hansı bir tezlikdə işləyə bilməsi, təbii olaraq optik texnologiyalarla inteqrasiya etməsi və enerjini udmadan sahəni aşkar etməsi də daxil olmaqla bir çox üstünlüklərə malikdir. Ənənəvi antenalar gələcəkdə də uzun müddət istifadə edəcəklər, lakin bu cür unikal atom əsaslı antenalar bəzi vəziyyətlərdə onları artırmaq üçün və ya alternativ olaraq istifadə edə bilər.

Atom əsaslı antena araşdırması qabaqcıl olduğundan bu texnologiyalar inkişaf etməyə, yaxşılaşdırmağa və zaman keçdikcə təmizlənməyə davam edəcək və daha möhkəm və sərfəli bir şəkildə tərtib ediləcəklər. Başlanğıcda, yalnız bu səviyyəli performansa həqiqətən ehtiyac duyan və inkişaf etdirməyi bacara biləcək müştərilər tərəfindən qəbul ediləcək, bu hökumətlər və müdafiə agentlikləri deməkdir.

Ancaq sistemlərin və texnologiyaların daha zərif və daha sərfəli olmasına görə GPS-in inkişafı ilə bənzətməyə baxa bilərik, bunlar cəmiyyət içərisindən keçəcək və nəticədə hamımızın gündəlik fəaliyyətini dəyişdirə bilər.

Başqa bir araşdırma sahəsi bir sıra potensial texnologiyalarda istifadə edilə bilən kvant işıq mənbələridir. Nəzərdə tutulan tətbiqetmələrdən bəziləri kvant rabitəsi (etibarlı rabitə), kvant simulyasiyası və kvant hesablama ilə əlaqədardır.

Bu, elmi araşdırmanın qabaqcıl nöqtəsidir. Optik dövrələrin həndəsəsinin (topologiyasının) kvant mexaniki səviyyəsində onların işinə necə təsir etdiyini, yəni bir dəfəyə bir işığın fotonuna necə təsir etdiyini başa düşməliyik. Maraqlısı budur ki, onları qüsurlara qarşı möhkəm edəcək şəkildə hazırlamaq mümkündür.

Sensorun tam optimallaşdırılması - istər hərbi, istərsə də mülki istifadə üçün - həssaslıq və səs-küy nisbətinin təbiət qanunlarının diktə etdiyi nəzəri maksimuma yaxşılaşdırılmasını tələb edir.

Lazerlərdəki texnoloji inkişaflar və atomları idarə etmək qabiliyyəti sayəsində bu performansı daha çox sistemdə, sağlam və qənaətli bir şəkildə əldə edə bilərik. Bu səbəbdən bu cihazların (kvant sensorları) daha çoxunun elmi laboratoriyalardan çıxaraq həm hərbi, həm də mülki bazarlar tərəfindən istifadə edilməsi üçün gerçək dünyaya keçməsini görməyə başlayırıq.

Gələcəyi proqnozlaşdırmaq çox risklidir və hər bir fərdi sensorun və ya texnologiyanın çox fərqli inkişaf müddətlərinin olacağını düşünsək də, artıq kvant texnologiyalarının əsgərin avadanlığını yaxşılaşdıracaq nəticələr verə biləcəyini görməyə başlamışıq. Kvant hesablamasında elmi inkişaf tempi sürətlənir və bu davam edəcək.

strategvision.org