Technologie radar, qui signifie détection et télémétrie radio, existe depuis plusieurs décennies et a un large éventail d'applications dans le monde réel. Le radar est actuellement utilisé pour détecter des cibles ou d'autres objets dans de nombreux contextes. Par exemple, il est utilisé lors d'opérations militaires et aérospatiales pour déterminer l'emplacement, gamme, angle et/ou vitesse des aéronefs, navires, vaisseaux spatiaux, missiles ou autres véhicules.

Les progrès récents dans le développement de la technologie quantique ont incité les chercheurs à concevoir des protocoles de métrologie quantique qui pourraient permettre la création d'une technologie radar avec des capacités de détection de cibles améliorées. Alors que bon nombre de ces protocoles peuvent déterminer la distance d'un objet avec une plus grande précision que les radars classiques, ils ne présentent pas d'améliorations notables dans la mesure de la direction dans laquelle il se déplace.

Des chercheurs de l'Université de Pavie et de l'Académie chinoise des sciences ont récemment introduit un nouveau protocole de métrologie quantique qui peut mesurer à la fois sa distance par rapport à un objet et la position de l'objet dans l'espace avec une précision plus élevée que les technologies radar conventionnelles. Ce protocole, présenté dans un article publié dans Lettres d'examen physique , est spécifiquement conçu pour localiser des cibles non coopératives dans un espace 3-D.

"Nous avons proposé un protocole de métrologie quantique pour la localisation d'une cible ponctuelle non coopérative dans l'espace tridimensionnel, qui s'inspire du protocole de localisation quantique unidimensionnel proposé par Giovannetti, Lloyd, et Maccone, " Changliang Ren, l'un des chercheurs qui a mené l'étude, dit Phys.org. "Notre protocole permet de détecter une cible plus précisément que les radars classiques, à la fois en termes de distance et de position."

Pour détecter une cible donnée, le protocole conçu par Ren et ses collègues utilise un état quantique au maximum enchevêtré dans lequel les fréquences et les vecteurs d'ondes transverses sont parfaitement corrélés. Dans cet état enchevêtré, les photons individuels agissent comme s'il s'agissait d'un seul photon haute résolution contenant toute l'énergie des photons.

Ce photon « collectif » recueille des informations plus précises sur la cible que ce que les photons individuels peuvent collecter. Cela permet au radar de collecter des mesures beaucoup plus précises, à la fois en termes de distance d'une cible au radar et de sa position, permettant à ceux qui utilisent le radar d'avoir une meilleure idée de l'endroit où se trouve une cible et dans quelle direction elle se déplace.

"Nous avons réussi à proposer un protocole de métrologie quantique pour la localisation d'une cible ponctuelle non coopérative dans l'espace tridimensionnel, qui peut détecter la cible plus précisément qu'un radar classique tant dans sa distance que dans sa position, " dit Ren.

À l'avenir, le protocole de métrologie quantique conçu par Ren et ses collègues pourrait permettre le développement d'une technologie radar plus performante pour de nombreuses applications aérospatiales. Jusque là, les chercheurs n'ont étudié les performances du protocole que dans des conditions environnementales idéales. Cependant, pour qu'il soit applicable dans les paramètres du monde réel, ils devront démontrer qu'il fonctionne aussi bien en présence de bruit causé par divers facteurs environnementaux.

« Dans notre futur travail, on pourrait aussi envisager d'étendre le protocole à la localisation de cibles dans un espace-temps à quatre dimensions, déterminer la localisation spatiale et l'heure d'un événement, " dit Ren.

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