Jung-Tsung Shen / Dall-E-2; Affinity Designer
Um novo “laser quântico” de nível militar desenvolvido pela DARPA vai usar fotões emaranhados para “colar” partículas de luz e gerar um feixe de laser altamente concentrado.
Uma equipa de investigadores da DARPA, agência de investigação avançada de defesa dos EUA, está a construir um protótipo de “laser quântico” de dímeros fotónicos que usa emaranhamento quântico para ligar fotões e produzir um poderoso feixe de luz concentrada.
Segundo o Space.com, o novo laser, de nível militar, funciona em condições atmosféricas adversas , consegue atravessar o nevoeiro e funciona a longas distâncias.
Os lasers desempenham um papel crucial nas operações militares e são usados num largo espectro de aplicações, de comunicações por satélite e tecnologia de seleção de alvos até sistemas de cartografia e localização como o lidar (light detection and ranging).
Os lasers convencionais funcionam estimulando os eletrões dos átomos a oscilar em uníssono. Quando estes eletrões passam de um estado de alta energia para um estado de baixa energia, libertam uma forma de luz chamada “luz coerente” – luz com comprimento de onda e fase uniformes.
À medida que esta luz é refletida entre espelhos no interior do dispositivo laser, é refinada num feixe laser concentrado.
Mas ao utilizar fotões emaranhados, o laser quântico de dímeros fotónicos consegue manter a precisão e intensidade a distâncias maiores, mesmo em condições adversas, afirmaram os cientistas em comunicado.
Os lasers quânticos conseguem, assim, proporcionar um melhor desempenho em aplicações militares como vigilância e comunicações seguras em ambientes adversos.
“Os fotões codificam a informação quando viajam, mas a viagem através da atmosfera é muito prejudicial para eles”, explica Jung-Tsung Shen, investigador da Universidade de Washington e líder da equipa.
“Quando dois fotões são unidos, continuam a sofrer os efeitos da atmosfera, mas podem proteger-se mutuamente, para que a informação de fase possa ser preservada”, detalha o investigador.
O laser dimérico fotónico de duas cores funciona através da ligação de pares de fotões, partículas fundamentais que são os mais pequenos blocos da radiação electromagnética, através de um processo chamado emaranhamento quântico.
O emaranhamento quântico é um fenómeno estranho e complexo no campo da mecânica quântica que ocorre quando duas ou mais partículas que tenham interagido ficam interligadas de tal forma que a alteração de uma propriedade numa partícula influencia instantaneamente o estado da outra — independentemente da distância entre elas.
Quando dois fotões são ligados entre si através do emaranhamento quântico, criam o que se designa por dímeros fotónicos, afirmam os investigadores.
Estes pares de fotões são mais fáceis de manipular porque atuam como uma entidade única, sendo que qualquer alteração aplicada a um fotão afecta diretamente o outro.
Esta ligação de partículas de luz aumenta a energia e a estabilidade do laser, tornando-o mais eficaz em longas distâncias e em condições adversas, como temperaturas extremas e nevoeiro.
Esta tecnologia também pode desempenhar um papel na computação quântica e nas telecomunicações, explica os pesquisadores, abrindo caminho a formas mais rápidas e seguras de transmissão de dados.
“Estamos a tentar explorar as propriedades do emaranhamento quântico para fazer algo inovador. O emaranhamento pode fazer muitas coisas com que só podemos sonhar, isto é apenas a ponta do icebergue“, disse Shen.
