Несколько необычный, но хорошо изученный аспект квантовой физики, известный, как квантовая связанность фотонов – могут открыть новые возможности в области приемников излучения и изображающих систем. Новые исследования показали, что такие системы могут быть существенно более эффективными по сравнению с любыми, существующими на данный момент времени.

Рис. 1. Cвязанные фотоны

Профессор MIT (Массачуссетского Технологического Института) Сет Ллойд (Seth Lloyd) показал, что физический параметр, известный как квантовая связанность (См. Википедия: Квантовая связанность – квантовомеханическое явление, при котором квантовое состояние двух или большего количества объектов должно описываться во взаимосвязи друг с другом, даже если отдельные объекты разнесены в пространстве. Вследствие этого возникают корреляции между наблюдаемыми физическими свойствами объектов), может быть использован для изготовления на его основе детекторов в миллион раз более эффективных, чем используемые в настоящее время. Подход этот в известной степени напоминает принцип действия радарных систем, используемых для навигации самолетов или морских судов. В дополнение, пучки связанного излучения могут быть использованы для сканирования объекта с последующим восстановлением детального изображения с высокой степенью точностью и эффективности.

Новые открытия проф. Ллойда, опубликованные в последнем номере журнала Science, являются чисто теоретическими, однако недавно поставленные лабораторные эксперименты, по его словам, подтвердили реальность получения и пучков излучения и детекторов со свойствами, необходимыми для создания предлагаемой фотодетекторной системы, основанной на квантовых свойствах светового излучения. Таким образом, можно предположить, что уже в пределах ближайшего года можно будет ожидать создания первой лабораторной установки для демонстрации новой концепции.

Квантовая связанность- странное свойство, которое было сперва показано теоретически, исходя из законов квантовой физики, а затем, в течение нескольких лет неоднократно подтверждено в различных лабораторных экспериментах. При определенных обстоятельствах атом способен эмиттировать два фотона света одновременно. Эти фотоны «связаны» друг с другом и имеют совершенно одинаковые физические свойства, даже в том случае, когда эти фотоны испущены в разных направлениях. Поскольку фотоны «связаны», это означает, что если какие-то параметры одного из них изменятся, одновременно изменяются аналогичные параметры и другого.

Такие свойства делают возможным практически неосуществимые на сегодня процессы, например, «квантовую телепортацию», при которой все свойства субатомной частицы воспроизводятся в другой частице, находящейся вдали от первой. Другое, близкое приложение было продемонстрировано для надежного кодирования информации в системе передачи данных.

Многочисленные примеры применения концепции квантовой связанности можно предположить в военной области- такая концепция может быть использована для существенного повышения эффективности систем ночного видения, где инфракрасные пучки, невидимые невооруженным глазом, сканируют объект, а отраженное излучение, зарегистрированное инфракрасным приемником излучения, используется для восстановления изображения облученного объекта. Такая, более эффективная система, которая использует эффект квантовой связанности, трудно обнаруживаема противником, поскольку использует значительно меньшие потоки излучения для облучения объекта.

В медицине, теоретически обосновано применение таких систем в диагностической аппаратуре, где уровень рентгеновского облучения может быть существенно уменьшен, делая эти установки более безопасными как для пациента, так и для обслуживающего персонала. Такие приложения новой концепции пока еще далеко в будущем. Близким примером приложения метода может явиться более безопасная биологическая микроскопия.

Вместе с тем объяснение того, что поддерживает феномен квантовой связанности, остается противоречивым. Пока что не имеется какого-либо простого объяснения работы осветительных систем, построенных на принципе квантовой связанности, но теория очевидно верна, поскольку подтверждается неоднократными экспериментами.

Евгений Биргер