В Китае создали квантовый радар

Китайская оборонная корпорация анонсировала создание квантового радара, который способен легко обнаруживать самолёты-невидимки, сообщает журнал "Популярная Механика" со ссылкой на агентство "Синьхуа". По данным агентства, радар использует принцип квантовой "запутанности", который значительно отличается от традиционных методов обнаружения летательных аппаратов радиолокационными станциями. Отмечается, что в прошлом месяце перспективный радар успешно прошел испытания.  

Фото: Владимир Смирнов/ ТАСС

Ранее национальное космическое управление Китая сообщало о запуске на орбиту первого квантового спутника связи QUESS, который использует "спутанные" фотоны для кодирования сигналов, резюмирует издание.

Последнее время все чаще приходится сталкиваться с сообщениями о воплощении научных идей квантовой физики в реальные проекты. Квантовая физика - сравнительно молодая область науки. Она изучает поведение крошечных (субатомных) частиц, которые обладают энергией, - квантов. Отсюда и название "квантовая физика".  

Исследования 20-го века, в которых принимали участие Планк, Эйнштейн, Бор, Шредингер и др., показали, что законы квантовой физики не подчиняются законам традиционной физики и довольно сложны в понимании: "тот, кто не шокирован квантовой механикой, просто еще не понял принцип ее работы," - утверждал Нильс Бор. 

Прежде чем погружаться в дебри квантовой механики, разберемся с тем, как работает классическая РЛС. Передатчик станции излучает в воздушное пространство радиосигналы определенной частоты, которые отражаются от препятствий - будь то постройка, или летательный аппарат - и возвращаются в приемник станции. Разница во времени передачи и приема волны позволяет рассчитать расстояние до объекта.

Повторный "замер" расстояния до движущегося объекта через некоторое время (период обзора РЛС) позволит определить скорость ЛА - здесь используется так называемый сдвиг, или эффект Доплера. Если организовать сеть локаторов, расположенных в разных местах, то можно с большой точностью определить местоположение цели. 

В чем заключается принцип работы квантового радара? В основе работы новейшей китайской разработки лежит принцип квантовой "спутанности", а именно: две группы фотонов сохраняют связь друг с другом, на каком расстоянии они бы не находились. Итак, в направлении цели генерируются пучки одной группы фотонов. В то же время изучается поведение второй группы фотонов (контрольная группа).  

По поведению (изменению параметров) контрольной группы можно понять, оказывалось ли воздействие на излучаемые фотоны. К примеру, если излучаемый поток фотонов встречается с препятствием, фотоны генерируют импульсы, которые поглощаются контрольными фотонами, что приводит к изменению их параметров - скорости, поляризации и др.  

Принцип взаимодействия фотонов позволяет не только "видеть" скрытые под "невидимым" покрытием боевые машины в воздухе или в водной среде, но и защищает радары от ложных помех, а также в случаях, когда "чужой" объект пытается обмануть приемник локатора, выдавая себя за "своего" отправкой ложного сообщения. Любая попытка обмануть станцию обнаружения - менять, вырезать, дублировать информацию - пресекается реакцией фотонов на изменения. Такое явление дает явное преимущество законов квантовой механики перед негибкими традиционными законами физики(в данном случае, законами преломления, отражения радиоволн и пр.).  

Есть и другое преимущество новой "фотонной" технологии - быстродействие вычислительных систем. Уже много лет американские ученые пытаются создать квантовый компьютер. Но на сегодняшний день они пока представили устройство, способное решать различные сложные задачи и головоломки типа судоку. Да и по размерам квантовые машины довольно громоздкие - ждать "фотонный" ноутбук или смартфон в ближайшее время не приходится. И это понятно: транзистор не сразу стал полупроводниковым.  

По заверению экспертов, полноценный квантовый компьютер появится через 10 лет и будет обладать огромной мощностью - триллионы операций в секунду, когда как производительность современного "компа" измеряется миллиардами операций. Помимо этого, квантовые технологии позволят привести компьютер к высокой степени интеграции - чипы в скором времени будет измеряться на атомном уровне: на 1 кв. мм смогут поместиться миллионы транзисторов. И работа в этом направлении уже идет. В настоящее время российские академики совместно с группой американских и канадских профессоров занимаются разработкой сверхпроводников для квантовых компьютеров.

В США, Китае, в некоторых стран Европы, в том числе в России, ученые уже смогли организовать квантовую связь. В этом году российские специалисты запустили 30-километровую линию "фотонной" связи. Китайские разработчики также заявляли о создании канала связи на основе "фотонных" технологий между двумя городами - Пекином и Шанхаем, удаленных друг от друга на 2 тыс. км. 

А августе текущего года китайские издания сообщали о приеме первых данных со спутника квантовой связи "Мо-дзы", который ранее был запущен в космическое пространство. Более того, к 2030 году китайцы планируют создание глобальной сети квантовой связи. Фантастический проект!

Квантовые технологии в организации связи не могут не интересовать военных, ведь разведывательная защищенность  - это одно из основных требований, которые предъявляются к военной связи. Принцип "запутанности" фотонов обеспечивает это требование: все попытки прослушать каналы связи между двумя системами передачи данных (станциями связи, компьютерами и т.п.) пресекаются - фотоны незамедлительно реагируют на несанкционированный доступ к передаваемой информации. Благодаря этому же принципу, отпадает необходимость изобретать новые методы криптозащиты - шифрования информации.  

Как и китайцы, американцы также смогли применить научные достижения квантовой физики в военном деле. Недавно в США запатентован квантовый локатор для подводной лодки, который позволяет определять расстояние до обнаруженного объекта и его форму. Появление этого прибора становится особенно актуальным для субмарин, находящихся во льдах Арктики. Именно здесь льды мешают организовывать устойчивую связь между подлодкой и спутником. Кроме того, близость Арктики к магнитному полюсу вносит погрешность в работу навигационного оборудования боевых машин. Если раньше основная надежда в обеспечении безопасности субмарины раньше лежала на сонаре, который легко выдавал расположение подлодки, теперь же "фотонный" локатор работает незаметно для средств обнаружения противника.  

Что касается стелс-технологий, которые используются в настоящее время на самолетах и подводных лодках, необходимо отметить следующее. Именно невидимость (малозаметность) военной техники для радиолокационных средств противника является очень важным качеством и дает весомое преимущество в бою. Правило - кто первым увидел, тот и победил - еще актуально.  

С появлением квантовых радаров это качество будет утрачено. А значит, поменяются масштабы и характер боевых действий.