Tecnologia radar, che sta per rilevamento e portata radio, è in circolazione da diversi decenni e ha una vasta gamma di applicazioni del mondo reale. Il radar è attualmente utilizzato per rilevare bersagli o altri oggetti in molte impostazioni. Ad esempio, è impiegato durante le operazioni militari e aerospaziali per determinare la posizione, gamma, angolo e/o velocità degli aeromobili, navi, astronavi, missili o altri veicoli.

I recenti progressi nello sviluppo della tecnologia quantistica hanno ispirato i ricercatori a ideare protocolli di metrologia quantistica che potrebbero consentire la creazione di una tecnologia radar con capacità di rilevamento dei bersagli avanzate. Sebbene molti di questi protocolli possano determinare la distanza di un oggetto con una precisione maggiore rispetto ai radar classici, non mostrano notevoli miglioramenti nella misurazione della direzione in cui si sta muovendo.

I ricercatori dell'Università di Pavia e dell'Accademia cinese delle scienze hanno recentemente introdotto un nuovo protocollo di metrologia quantistica in grado di misurare sia la sua distanza da un oggetto che la posizione dell'oggetto nello spazio con una precisione maggiore rispetto alle tecnologie radar convenzionali. Questo protocollo, presentato in un articolo pubblicato in Lettere di revisione fisica , è specificamente progettato per individuare obiettivi non cooperativi in ​​uno spazio 3-D.

"Abbiamo proposto un protocollo di metrologia quantistica per la localizzazione di un bersaglio puntiforme non cooperativo nello spazio tridimensionale, che è stato ispirato dal protocollo di localizzazione quantistica unidimensionale proposto da Giovannetti, Lloyd, e Maccone, "Changliang Ren, uno dei ricercatori che ha condotto lo studio, ha detto a Phys.org. "Il nostro protocollo è in grado di rilevare un bersaglio in modo più preciso rispetto ai radar classici, sia in termini di distanza che di posizione."

Per rilevare un determinato obiettivo, il protocollo ideato da Ren e dai suoi colleghi utilizza uno stato quantistico massimamente entangled in cui le frequenze e i vettori d'onda trasversali sono perfettamente correlati. In questo stato aggrovigliato, i singoli fotoni agiscono come se fossero un singolo fotone ad alta risoluzione che contiene tutta l'energia dei fotoni.

Questo fotone "collettivo" raccoglie informazioni più accurate sul bersaglio rispetto a quelle che i singoli fotoni possono raccogliere. Ciò fa sì che il radar raccolga misurazioni molto più precise, sia in termini di distanza del bersaglio dal radar che di posizione, consentendo a coloro che utilizzano il radar di avere un'idea migliore di dove si trova un bersaglio e in quale direzione si sta muovendo.

"Siamo riusciti a proporre un protocollo di metrologia quantistica per la localizzazione di un bersaglio puntiforme non cooperativo nello spazio tridimensionale, che può rilevare il bersaglio in modo più preciso rispetto al radar classico sia nella sua distanza che nella posizione, " disse Ren.

Nel futuro, il protocollo di metrologia quantistica ideato da Ren e dai suoi colleghi potrebbe consentire lo sviluppo di una tecnologia radar dalle prestazioni migliori per numerose applicazioni aerospaziali. Finora, i ricercatori hanno studiato solo le prestazioni del protocollo in condizioni ambientali ideali. Però, affinché sia ​​applicabile in contesti del mondo reale, dovranno dimostrare che si comporta ugualmente bene in presenza di rumore causato da vari fattori ambientali.

"Nel nostro lavoro futuro, potremmo anche considerare di estendere il protocollo alla localizzazione dei bersagli nello spaziotempo quadridimensionale, determinare la posizione spaziale e l'ora di un evento, " disse Ren.

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