குவாண்டம் ரேடாரின் புதிய தோற்றம் மூலம், துல்லியத்தை அதிகரிப்பது சாத்தியமா?

அரிசோனா பல்கலைக்கழகம் மற்றும் MIT-யைச் சேர்ந்த ஆராய்ச்சியாளர்களின் குழு தங்களுடைய ஆய்வில், குவாண்டம் ரேடாரின் புதிய அமைப்பின் மூலம்  சாதாரண ரேடார் அமைப்புகளை காட்டிலும் மதிப்பீடுகளின் துல்லியத்தை அதிகரிக்க முடியும் என்று தெரிவித்துள்ளனர். இயற்பியல் மறுஆய்வு கடிதங்கள் வெளியிட்ட ஒரு இதழில் அவர்களின் ஆய்வறிக்கை வெளியிடப்பட்டது. அதில், குவாண்டம் ரேடாரை உருவாக்குவதற்கான ஒரு புதிய அணுகுமுறை மற்றும் அதன் வளர்ச்சியில் உள்ள தடைகளை குழு விவரிக்கிறது.

ரேடார் ஒரு பொருளின் மீது நுண்ணலை கதிர்வீச்சைச் செலுத்துவதன் மூலமும், பின்னர் அதிலிருந்து திரும்பும் சைகைகளை அளவிடுவதன் மூலமும் செயல்படுகிறது. பல பயன்பாடுகளுக்கு மிகவும் பயனுள்ளதாக இருந்தாலும், நீண்ட தூர பயன்பாடுகளுக்கு இது  குறைவாகவே உள்ளது. கடந்த சில ஆண்டுகளில், விஞ்ஞானிகள் குவாண்டம் சிக்கலைப் பற்றி மேலும் அறிய முற்பட்டதால், ரேடார் அமைப்புகளை மேம்படுத்த இது பயன்படுத்தப்படலாம் என்று பரிந்துரைத்தனர். உண்மையில், இரண்டு ஜோடி ஃபோட்டான்களில் ஒன்றை இலக்குக்கு அனுப்புவது பெறப்பட்ட சைகைகளின் உறுதியை மேம்படுத்துகிறது. துரதிர்ஷ்டவசமாக, ரேடார் அமைப்பில் குவாண்டம் திறன்களைச் சேர்ப்பதற்கான கூடுதல் செலவுக்கு (தோராயமாக 2 முதல் 4 வரை) வழிவகுத்தது. இந்த புதிய முயற்சியில், சிக்கலை வேறு வழியில் பயன்படுத்துவது தற்போதைய அமைப்புகளை விட 500 மடங்கு வரை அதன் துல்லியத்தை அதிகரிக்கும் என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டறிந்தனர்.

ஒரு இலக்குக்கு அனுப்பப்படும் துடிப்புகளை (ஃபோட்டான்கள்) நீட்டுவதன் மூலம் துல்லியத்தை மேம்படுத்த முடியும் என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் தீர்மானித்தனர். துடிப்பு உருவாக்கப்பட்டு அனுப்பப்படும்போது ரேடார் அதிர்வெண்ணை மேலிருந்து கீழாக இது கணிக்கப்படுகிறத. இது ஃபோட்டானை சரியான நேரத்தில் நீட்டி, அதன் அதிர்வெண் சிறப்பாக வரையறுக்க அனுமதிக்கிறது. இது அதன் கூட்டாளர் சிறப்பாக வரையறுக்கப்படுவதற்கும் வழிவகுத்தது, இதன் விளைவாக சைகையின் அதிக துல்லியத்தன்மை உறுதியானது. இந்த அணுகுமுறை செயல்படக் காரணம் என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் குறிப்பிடுகின்றனர். ஏனெனில் புள்ளிவிவர மாறுபாடு கண்டறிதலில் பயன்படுத்தப்படுகிறது, கண்டறிதலில் வேறுபாடுகளைக் குறைக்கிறது.

ஆனாலும், குவாண்டம் ரேடார் யதார்த்தமாக மாறுவதற்கு முன்பு இன்னும் ஒரு தடையை கடக்க வேண்டும் என்பதை ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஒப்புக்கொள்கிறார்கள். அதாவது ஒரு மூலத்திலிருந்து அதிக ஃபோட்டான்களை வெளியிடுவதற்கான ஒரு வழிமுறை தற்போதைய அமைப்புகள் வினாடிக்கு சுமார் 1 மில்லியன் ஃபோட்டான்களை வெளியிடுகின்றன. ஒரு குவாண்டம் ரேடார் அமைப்புக்கு பல ஆர்டர்கள் அதிக அளவில் ஃபோட்டான்களை வெளியிடும் திறன் கொண்ட ஒரு சாதனம் தேவைப்படும் என ஆராய்ச்சியாளர்கள் கூறினார்கள்.

References:

• Yan, F., Venegas-Andraca, S. E., & Hirota, K. (2022). Toward implementing efficient image processing algorithms on quantum computers. Soft Computing, 1-13.
• Lanzagorta, M. (2011). Quantum radar. Synthesis Lectures on Quantum Computing, 3(1), 1-139.
• Brandsema, M. J., Narayanan, R. M., & Lanzagorta, M. (2017). Theoretical and computational analysis of the quantum radar cross section for simple geometrical targets. Quantum Information Processing, 16(1), 1-27.
• Dowling, J. P. (2008). Quantum optical metrology–the lowdown on high-N00N states. Contemporary physics, 49(2), 125-143.