Im militärischen Bereich müssen Laserstrahlen oft unter widrigen atmosphärischen Bedingungen funktionieren, wie Nebel oder extremen Temperaturen. Um die Leistung dieser Technologien aufrechtzuerhalten, finanziert die Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) eine vielversprechende Forschung an der Washington University in St. Louis. Die Forscher dort entwickeln einen neuen Typ von Quantenlaser, den sogenannten "Quantenphotonik-Dimerlaser", der in der Lage ist, diese Hindernisse zu überwinden.
Jung-Tsung Shen entwickelt einen Prototyp des Quantenphotonik-Dimerlasers mit einer zweijährigen Millionendollar-Zuschuss von der Defense Advanced Research Projects Agency des US-Verteidigungsministeriums.
Bild: Jung-Tsung Shen, unter Nutzung von DALL.E und Affinity Designer
Professor Jung-Tsung Shen vom Department für Elektrotechnik und Systemtechnik an der Washington University in St. Louis leitet dieses Projekt. Dank eines Millionen-Dollar-Zuschusses der DARPA arbeitet sein Team an einem Prototyp dieses innovativen Lasers. Das Prinzip basiert auf der Nutzung der Quantenverschränkung, um zwei Photonen miteinander zu verbinden. Diese Technik erzeugt einen sehr konzentrierten und leistungsstarken Laserstrahl, selbst unter ungünstigen Bedingungen.
Photonen, diese fundamentalen Lichtteilchen, bewegen sich schnell und tragen keine Ladung, was sie schwer manipulierbar macht. Allerdings hat das Team von Jung-Tsung Shen entdeckt, dass sie durch die Verschränkung von zwei Photonen unterschiedlicher Farben wie ein einziges Photon agieren. Diese Vereinigung verbessert ihre Energie und Effizienz. Jung-Tsung Shen erklärt, dass diese verschränkten Photonen sich gegenseitig vor den schädlichen Wirkungen der Atmosphäre schützen, wodurch wichtige Informationen für Kommunikations- und Bildgebungsanwendungen erhalten bleiben.
Der Quantenphotonik-Dimerlaser funktioniert somit durch Quantenverschränkung, ein Phänomen, bei dem zwei Teilchen selbst über große Entfernungen korreliert bleiben. Diese besondere Verbindung macht die Photon-Paare leichter manipulierbar und stabiler, wodurch die Energie und Präzision des Laserstrahls erhöht wird. Dies macht ihn zu einem potenziellen Werkzeug für sichere Kommunikation und Überwachung in schwierigen Umgebungen.
Die möglichen militärischen Anwendungen dieser Technologie sind vielfältig. Laser werden bereits für Satellitenkommunikation, Zielerfassung, Navigation und Verfolgungssysteme wie Lidar verwendet. Die Fähigkeit von Quantenlasern, ihre Leistung unter extremen Bedingungen aufrechtzuerhalten, könnte diese Bereiche revolutionieren. Darüber hinaus könnte diese Technologie auch in den Bereichen der medizinischen Bildgebung und der Grundlagenforschung in der Physik nützlich sein.
Autor des Artikels: Cédric DEPOND
Quelle: Washington University in St. Louis