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Erstellt einen Prototyp eines Quantenradars

18.07.2021

Physiker des Austrian Institute of Science and Technology und Kollegen aus den USA, Großbritannien und Italien haben einen Radarprototyp entwickelt, der Quantenverschränkung verwendet, um ein Objekt zu erkennen. Diese Technologie könnte in Zukunft in biomedizinischen Scannern mit ultraniedrigem Stromverbrauch Anwendung finden.

Die Forscher führten eine Technologie namens Mikrowellen-Quantenbeleuchtung ein, die auf verschränkten Photonen basiert. Bei der Quantenverschränkung bleiben zwei Teilchen verbunden, egal wie weit sie voneinander entfernt sind. Dadurch kann das Radar auch in Umgebungen mit hohem thermischen Rauschen betrieben werden, in denen klassische Systeme oft unwirksam sind.

Wissenschaftler verschränkten Photonen bei einer Temperatur von wenigen Tausendstel Grad über dem absoluten Nullpunkt (-273,15 Grad Celsius). Eine Gruppe von Photonen, Signalphotonen genannt, wurde zum Objekt gesendet, und über der anderen Gruppe – Idler-Photonen – wurden Messungen unter Bedingungen ohne Interferenzen und Rauschen durchgeführt. Wenn Signalphotonen von einem Objekt reflektiert werden, wird die Verschränkung zerstört, aber die Korrelation bleibt erhalten, die verwendet werden kann, um das Vorhandensein oder Fehlen des Zielobjekts zu bestimmen.

Tests des Prototyps zeigten, dass er ein Objekt mit geringem Reflexionsvermögen bei Raumtemperatur erkennen kann. Die Quantenbeleuchtung löst das Problem der geringen Empfindlichkeit von Radarsystemen, die Schwierigkeiten haben, von einem Objekt reflektierte Strahlung von natürlichem Hintergrundrauschen zu unterscheiden.

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Energie aus dem Weltraum für Raumschiff 08.05.2024

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Neue Methode zur Herstellung leistungsstarker Batterien 08.05.2024

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Alkoholgehalt von warmem Bier 07.05.2024

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Seepferdchen-Rüstung 20.07.2015

In Yershovs Märchen über das kleine bucklige Pferd half dieses wunderbare Tier "nur drei Zoll groß, auf dem Rücken mit zwei Höckern und Arschinohren" Ivan, Wunder zu wirken, der wie üblich ein Dummkopf war und daher in verschiedene unangenehme Situationen geriet Geschichten. Ein weiteres wunderbares Pferd, das Seepferdchen, bringt neben seiner unglaublichen Genealogie und Physiologie auch viele Vorteile in Form eines Arzneimittels in der chinesischen Medizin mit sich, das bei Impotenz, Geburt und Enuresis hilft.

Diese Verwendung hat zu einem erheblichen Rückgang der Seepferdchenpopulation geführt, und einige Arten gelten als vollständig ausgestorben. Die noch verbleibenden reichten jedoch aus, um eine Gruppe amerikanischer Wissenschaftler zu inspirieren, Meeresbuckel in der Robotik zu verwenden. Vor zwei Jahren begannen Forscher der University of San Diego damit, die einzigartige „Panzerung“ des Seepferdchens zu untersuchen, die aus Gleitplatten besteht und großen Belastungen standhalten kann. Diese Rüstung, kombiniert mit der Zähigkeit eines Schwanzes aus 36 Segmenten, die mit dem Rückenmark verbunden sind, veranlasste die Wissenschaftler, einen neuen Typ von supermanövrierbaren Roboterarmen zu entwickeln.

Sie haben kürzlich die Ergebnisse ihrer Forschung veröffentlicht, die sich auf die Nachbildung von mehr oder weniger quadratischen Segmenten konzentriert, die aus vier L-förmigen Platten bestehen, die sowohl rotieren als auch übereinander gleiten können. Die Wissenschaftler kamen zu dem Schluss, dass der Schwanz seine außergewöhnliche Festigkeit und Manövrierfähigkeit gerade der quadratischen Architektur verdankt, die es dem Schwanz auch ermöglicht, nach Verdrehen und Verformen wieder in seine normale Position zurückzukehren. Unter Verwendung von Computermodellen und 3D-gedruckten Schlittschuhen anstelle von toten Schlittschuhen konnten die Forscher die komparativen Vorteile von rechteckigen und zylindrischen Prototypen zukünftiger "Hände" bewerten.

Eine solche Eigenschaft kann ihrer Meinung nach in Geräten Anwendung finden, bei denen Kraft erforderlich ist, kombiniert mit effizienter Energienutzung und der Fähigkeit, sich auf begrenztem Raum zu biegen und zu drehen - zum Beispiel für die laparoskopische Roboterchirurgie, bei der das Instrument, einerseits ziemlich flexibel sein, um zwischen Muskeln und Knochen zu manövrieren, und andererseits starr genug, um eine Resektion durchzuführen.

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