美国研发军用级量子激光器

2024-05-29 17:14

近期，美国国防高级研究计划局（DARPA）已拨出100万美元，旨在推动军用级量子激光器原型的研发。这一原型充分利用了量子物理的独特属性，以克服传统激光技术在数据传输和稳定性方面遭遇的扩散与数据丢失难题。

获得DARPA资助的是来自圣路易斯华盛顿大学的团队，他们计划利用量子纠缠——量子力学中的关键概念，来增强通信和监视激光器的性能，使其能在极端温度、浓雾或极远距离等恶劣条件下稳定工作。

“量子纠缠是光子间的一种特殊关联，”负责该项目的麦凯维工程学院副教授Jung-Tsung Shen解释道，“我们正在尝试利用这种纠缠特性进行创新研发。”

为实现这一目标，团队正致力于开发和测试“量子光子二聚体激光器”技术。据项目公告所述，这种技术通过精确控制的光子对（或称为光子二聚体）的纠缠，产生由两种不同波长激光组成的相干光束。由于纠缠状态，这些光束包含相同的信息，并在穿越大气层时能够显著减少信息损失，即使在不利环境或长距离传输中也能保持高效。

“光子在传输信息时虽会遭受大气层的损害，”Jung-Tsung Shen说，“但当两个光子相互纠缠时，它们能够相互保护，使部分相位信息得以保留。”

该团队已成功开发出一种强大的量子光子二聚体激光方法，能实现每秒高达100万次的双色光子对纠缠。这一成果被研究人员誉为“前所未有”。此外，他们还需开发先进的算法，以有效探测这些纠缠的光子对。

值得注意的是，这并不是美军第一次探索在21世纪的战场上使用先进的激光系统。仅在过去的几年里，美国空军就对军用激光器进行了测试，他们正在尝试将不同的系统用于他们的飞机和反无人机系统;美国海军在2022年成功试射了一种激光器，而美国陆军正准备在他们的“Stryker”战车上安装战斗激光器。今年3月，美国陆军在中东部署了军用级激光系统。

除了潜在的军事应用之外，研究小组认为他们的原型系统及其方法可以用于民用应用，在更极端的环境中使用激光。这些包括先进的通信系统、量子计算和量子成像。