Новая технология квантового зондирования, разрабатываемая учеными, обещает нам способность видеть, что находится под землей или за стеной, а военным — возможность тайно обнаруживать противника.
Главный секрет изобретения – датчики, использующие «волшебные» свойства субатомных частиц.
«Квантовая физика считается «странной» из-за способности её частиц находиться в двух местах одновременно. Она становится менее странной, если вы думаете о субчастицах как о волнах, ведь волна может быть одновременно в нескольких местах», — говорит профессор Кай Бонгс из Университета Бирмингема.
Команда профессора Бонгса – это часть консорциума ученых и частных компаний, разрабатывающего квантовые гравитационные датчики или гравиметры, которые в два раза чувствительнее и в 10 раз быстрее, чем существующие.
«Некоторые говорят, то, что находится под улицами Лондона, менее изучено, чем Антарктида», — говорит профессор Бонгс. И это большая головная боль строителей, которые вынуждены проводить очень дорогие разведочные раскопки перед началом работ.
«В Великобритании тысячи шахт, часто два метра или менее в поперечнике, и если верхняя часть шахты ниже пяти метров под землей, то сейчас она не может быть обнаружена», — объясняет Джордж Такуэлл из инженерной компании RSK, которая возглавляет проект.
Новые датчики способны обнаружить и их. В бирмингемском гравиметре замеряется скорость свободного падения атомов рубидия, охлажденных лазерами до -273°C. Прибор настолько чувствителен, что может обнаружить малейшие колебания гравитации, вызванные наличием даже небольших подземных объектов.
Предсказание землетрясений
Другая британская команда работает над миниатюрным квантовым гравиметром на кремниевой пластине, который существенно компактнее и в 10 раз дешевле, чем нынешние приборы.
«Наш датчик массы использует мягкую пружину. Положение пружины заданной массы зависит от силы притяжения. Меняются силы гравитации – меняется и положение пружины», — объясняет профессор Джайлс Хаммонд из Института гравитационных исследований при Университете Глазго.
Эти квантовые гравиметры планируется использовать для мониторинга одного из самых активных вулканов в мире – Этна на Сицилии. По мере наполнения магматических камер, гравитационные показатели меняются, что служит надежным сигналом о скорых извержениях.
Для этих целей ученые уже используют целый ряд приборов, таких как сейсмографы, регистраторы деформации грунта, газовые анализаторы, инфракрасные и спутниковые снимки. Новые датчики обещают удешевить и упростить этот процесс, давая более точные данные движений магмы.
Искусственное зрение
Используются квантовые технологии и для создания органов зрения будущих беспилотных автомобилей — лидаров. Если обычный лидар с помощью импульсного лазерного света замеряет расстояние до объектов, строя 3D-картину окружающего мира по отраженному свету, то квантовая технология позволяет регистрировать время прибытия каждого фотона с очень большой скоростью и точностью.
Опытный датчик из Университета Глазго уже может обнаруживать перемещение людей на расстоянии 100 метров, даже если те находятся в нескольких метрах за углом.
Большой интерес военных
Чудесные свойства квантового зондирования привлекают внимание и военных. Армейцы хотят знать, где находятся приборы передающие или принимающие электрические сигналы — другими словами, «где хорошие парни и, где плохие парни», — поясняет доктор Кевин Кокс из военной лаборатории RDECOM (США).
Эта лаборатория использует квантовые датчики на атомах Ридберга, способные регистрировать даже единичные фотоны в широком диапазоне радиочастот, что далеко за пределами возможностей обычных антен. А, так как они не поглощают энергию измеряемого поля, это позволяет перехватывать сигналы незаметно для противника.
Новые квантовые датчики обещают военным, что ни одна подводная лодка или стелс-самолет не останутся незамеченными.
