Квантовая механика как средство радиоэлектронной борьбы

Квантовая механика как средство радиоэлектронной борьбы

 Александр Березин

Радиоэлектронное перетягивание каната многолико. Вражеским радарам, например, мешают и создание шумов на используемой частоте, и дипольные отражатели. Правда, с этими методами, родившимися в первой половине прошлого века, современные радары могут справиться. Более сложный путь, активно развивающийся в последнее время, — это перехват сигнала радара и изменение его таким образом, чтобы дать носителю ложную информацию о местоположении, характере и форме цели, перед тем как отправить сигнал обратно. Такую методику труднее реализовать, но и намного сложнее перехитрить. Пока активным радарам это не удаётся.

Даже не слишком значительное сознательное искажение радиосигналов, отражённых от мишени, создаёт такие прорехи в изображении, которые не могут пройти незамеченными для оператора радара или пилота. (Здесь и ниже илл. Mehul Malik.)

А вот Мехул Малик (Mehul Malik) с коллегами по Рочестерскому университету (США) думает, что такой способ всё же есть.

Исследователи использовали тот факт, что любая попытка точно измерить фотон всегда нарушает его квантовые параметры. Для обнаружения объекта они предлагают применять поляризованные фотоны, при помощи которых вполне можно построить изображение исследуемого объекта — к примеру, вражеского самолёта. Если же противник попробует перехватить эти фотоны, ему придётся вначале получить о них информацию — а это незамедлительно изменит квантовое состояние фотонов, отправляемых обратно, и в частности поляризацию.

Иными словами, перед нами подход, применённый в квантовой криптографии, только вместо шифрования информации он используется для выявления её фальсификации.

«Чтобы создать помехи... объект должен разрушить деликатное квантовое состояние фотонов, с помощью которых мы получаем изображение, таким образом внося статистические ошибки, выявляющие его активность», — констатируют исследователи.

Разумеется, такой подход будет работать, только если «сообщение» (излучение радара) будет и передаваться, и приниматься одним и тем же «лицом» (радарной установкой).

Как обычно, чтобы делать столь многообещающие утверждения, пришлось провести опыт. Мишень, по форме напоминающая самолёт, вначале облучалась поляризованными фотонами, исходившими от радара. В итоге её форму удалось с лёгкостью установить. Затем учёные использовали перехват излучения радара и изменили его таким образом, что принимающее устройство должно было получить изображение птицы — нечто, отличающееся по форме от макета B-2 (коим мишень и являлась). «Подделку» сигнала оказалось очень легко обнаружить: он просто не давал столь же чёткой картинки, отмечают экспериментаторы.

Итак, первая — и весьма впечатляющая — демонстрация радара, с которым нельзя бороться перспективным средством активной РЭБ, уже реальность. Причём использование в столь прикладном смысле квантовой механики произошло точно в соответствии с расчётами учёных.

Разумеется, как и нынешняя квантовая криптография, явленная техника не вполне совершенна. Существующие квантовые системы получения изображения посылают обычно фотонные импульсы, содержащие более одного фотона. Вычленить из такого импульса одиночный фотон всё же можно — причём так, что об этом не узнает отправитель сигнала. Однако для практических целей эта слабость пока не имеет значения, ведь подделать получаемое радаром отражение мишени в целом всё равно не удастся.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Applied Physics Letters, а с его препринтом можно ознакомиться здесь.

Подготовлено по материалам Technology Review.