Các nhà nghiên cứu tại Đại học Waterloo đang tìm cách thay thế những trạm radar truyền thống bằng các “radar lượng tử” (quantum radar) mạnh mẽ hơn, lấy cảm hứng từ một trong những vấn đề hóc búa nhất của vật lý lượng tử từ thời Einstein.
Đó chính là hiện tượng “rối lượng tử” hay “vướng víu lượng tử” (quantum entanglement), liên quan đến sự tồn tại của các cặp hạt (như photon) có trạng thái kết nối đặc biệt và ràng buộc mãi mãi. Khi có một lực hoặc tác động nào đó làm thay đổi trạng thái của một hạt, hạt ghép đôi ngay lập tức cũng thay đổi, ngay cả khi khoảng cách giữa chúng là rất lớn – thậm chí lên đến cả trăm nghìn năm ánh sáng. Chẳng hạn, khi spin của một hạt này quay xuống dưới thì spin của hạt kia phải hướng lên trên, và ngược lại.
Để điều này xảy ra, các hạt, bằng cách nào đó phải tương liên (correlate) trạng thái với nhau nhanh hơn cả tốc độ ánh sáng – điều thực sự làm đau đầu Einstein với câu nói nổi tiếng gọi toàn bộ hiện tượng là “hành động ma quái ở khoảng cách xa”. Mãi cho tới các thí nghiệm gần đây, giới vật lý mới chứng minh được hiện tượng ma quái này thực sự xảy ra, và điều đó có thể nắm giữ chìa khóa giúp nhìn xuyên lớp chắn chuyên phản xạ sóng radio trên các máy bay tàng hình.
Hiện tượng rối lượng tử hay vướng víu lượng tử. Ảnh: Science Alert
Tuy nhiên, một radar lượng tử với chức năng như vậy chưa bao giờ được thử nghiệm bên ngoài phòng lab cho tới khi các nhà khoa học tại Waterloo thông báo họ đang tiến một bước dài. “Mục tiêu của chúng tôi là tạo ra được những cặp photon vướng víu mạnh mẽ chỉ bằng cách bấm nút”, TS. Jonathan Baugh – chuyên gia tại Viện điện toán lượng tử Đại học Waterloo cho biết. “Từ đó, dự án này sẽ cho phép chúng tôi phát triển công nghệ để đưa radar lượng tử từ phòng thí nghiệm đến thực địa, và giúp thay đổi nhận thức của chúng ta về an ninh quốc phòng”, ông nói thêm.
Vậy những photon hay hạt ánh sáng phải làm gì để phát hiện các máy bay và tên lửa tàng hình? Trong một radar lượng tử, cặp photon vướng víu sẽ được liên kết với nhau trên thang khoảng cách là dặm chứ không phải là năm ánh sáng. Đầu tiên, các nhà khoa học sẽ tìm cách tách các cụm photon riêng biệt bằng một loại tinh thể, mỗi photon bị cắt đứt sẽ hình thành một cặp vướng víu; Một photon sẽ được chứa tại trạm radar, trong khi photon còn lại ở trên bầu trời. Và khi photon thứ hai đụng chạm phải thứ gì đó như máy bay ném bom tàng hình, nó sẽ bị dội ra và lệch hướng, và khoảng thời gian này sẽ hé lộ vị trí lẫn tốc độ của máy bay.
Các máy bay tàng hình thường được trang bị công nghệ phản xạ sóng radio của radar, vì vậy phương pháp truy tìm dựa trên hạt ánh sáng sẽ tỏ ra hiệu quả hơn nhiều, bởi sự thay đổi trạng thái của photon va chạm với máy bay sẽ ngay lập tức được phản ánh trong trạng thái của photon giữ cố định trong radar – vì hai photon bị vướng víu. Ngoài ra, sự vướng víu này cũng cho phép radar lượng tử phân tách tín hiệu phản hồi của photon trên bầu trời sau khi va chạm với máy bay giữa sự nhiễu loạn gây ra bởi các hạt ánh sáng khác bay qua bầu khí quyển, chẳng hạn những hạt sinh ra từ vệt lóa Mặt trời.
Cơ chế hoạt động của một radar lượng tử. Ảnh: IDST
Theo cơ chế trên, một radar lượng tử, về cơ bản có thể giúp phát hiện các vật thể tàng hình như máy bay ném bom hay tên lửa – vốn được thiết kế để vô hiệu hóa các radar truyền thống hoạt động dựa trên sóng radio.
Tuy vậy, công nghệ này hiện vẫn chỉ đang ở trên lý thuyết, mặc dù năm 2016, một tờ báo nhà nước của Trung Quốc tuyên bố nước này đã chế tạo thành công radar lượng tử, khiến không ít chuyên gia phải hoài nghi. Trong lúc đó, nhiều nhóm nghiên cứu trên khắp thế giới, bao gồm Tập đoàn quốc phòng Lockheed Martin (Mỹ) và các nhà khoa học tại Đại học Waterloo, vẫn đang âm thầm làm việc.
Thế Hải (Theo Live Science)
Cập nhật tin tức công nghệ mới nhất tại fanpage Công nghệ & Cuộc sống
Nguồn tin: khoahocphattrien.vn
Tham gia bình luận