Mevcut radar teknolojisi basittir: Güçlü bir radyo dalgası gönderirsiniz, uçaktan çarpıp geri dönmesini beklersiniz. Eğer uçak "Stealth" (görünmez) ise, bu dalgaları yutar veya başka yöne yansıtır; radar ekranınız boş kalır. Ancak fizik kuralları değişmek üzere. "Kuantum Radar", gönderdiği sinyalin geri dönüp dönmediğine değil, kuantum seviyesindeki "dolanıklık" (entanglement) değişimine bakar. Bu teknoloji hayata geçtiğinde, dünyanın en pahalı görünmez uçakları, gökyüzünde parlayan birer hedef tahtasına dönüşebilir. Peki, bu teknolojiyi mümkün kılan malzemeler nelerdir?
Bu sistemi anlamak için "Kuantum Dolanıklık" ilkesini bilmek gerekir. Bir lazer ışını özel bir kristalden geçirilerek iki parçaya ayrılır:
Sinyal Fotonu: Gökyüzüne, hedefe doğru fırlatılır.
Aylak (Idler) Foton: Radar istasyonunda, bir nevi "rehine" olarak tutulur.
Bu iki foton birbirine görünmez bir bağla bağlıdır. Gökyüzüne giden foton bir uçağa çarptığında veya atmosferde kaybolduğunda, yerdeki eşi (aylak foton) anında tepki verir. Kuantum radar, geri dönen zayıf sinyali, arka plandaki gürültüden (kuşlar, bulutlar, karıştırma sinyalleri) %100 kesinlikle ayırt edebilir. Çünkü sadece kendi ürettiği ikiz fotonu arar.
Sürecin kalbi, tek bir fotonu alıp iki adet dolanık fotona dönüştüren (SPDC işlemi) özel kristallerdir. Bu işlem her malzemeyle yapılamaz.
Beta Baryum Borat (BBO): En yaygın kullanılan kristaldir. Lazer ışığını böler ve dolanık çiftler yaratır.
Lityum Niyobat (LiNbO3): Özellikle mikrodalga ve optik sinyaller arasında dönüşüm yapmak için hayati önem taşır. "Periyodik Kutuplanmış Lityum Niyobat" (PPLN) versiyonları, yüksek verimlilik için kullanılır.
Uzaydan veya uzak mesafeden geri dönen kuantum sinyali o kadar zayıftır ki (tek bir foton), standart bakır kablolar veya silikon çipler onu algılayamaz. Elektrik direnci olmayan, süperiletken malzemelere ihtiyaç vardır.
Niyobyum Nitrür (NbN) ve Tungsten Silisit (WSi): Bu malzemeler, mutlak sıfıra yakın sıcaklıklara (-270 derece) soğutulduğunda süperiletken olur. Nanometre kalınlığında teller haline getirilirler. Tek bir foton bu tele çarptığında, süperiletkenlik bir anlığına bozulur ve bir elektrik sinyali üretilir. Bu hassasiyet, bir el fenerini Ay'dan tespit etmek gibidir.
Radarlar mikrodalga ile çalışır, ancak kuantum dolanıklık genellikle lazer (optik) ile yaratılır. Bu iki farklı frekansı birbirine çevirmek için "Elektro-Optik" malzemeler kullanılır.
Alüminyum Nitrür (AlN): Piezoelektrik özelliği sayesinde, elektrik sinyallerini mekanik titreşime, oradan da optik sinyale çevirebilir. Kuantum bilgisini kaybetmeden frekans değiştirmek için kritik bir ara yüz malzemesidir.
Kuantum radarın beyni, aslında basit bir kuantum bilgisayardır. Bu bilgisayarın işlemci birimi olan "Qubit"leri üretmek için Alüminyum ve Alüminyum Oksit (Al/AlOx/Al) katmanlarından oluşan Josephson Eklemleri kullanılır. Bu sandviç yapı, elektronların tünelleme yaparak kuantum durumlarını korumasını sağlar.
Bu malzemelerin (Süperiletkenler ve Kuantum Dedektörleri) çalışması için "Mili-Kelvin" seviyesinde, yani uzay boşluğundan bile daha soğuk bir ortam gerekir.
Bu yüzden Helyum-3 ve Helyum-4 izotoplarını kullanan devasa seyreltme soğutucularına (Dilution Refrigerators) ihtiyaç vardır. Şu an için bu sistemleri bir savaş uçağına sığdırmak imkansızdır, ancak devasa gemilere veya kara istasyonlarına kurulabilirler.
Kuantum radarlar, "Stealth" teknolojisini tarihe gömmeye adaydır. Mevcut RAM boyalar veya geometrik şekiller, kuantum korelasyonunu kandıramaz. Bu teknolojinin anahtarı ise yazılımda değil; Baryum Borat kristalleri büyütmekte ve Niyobyum Nitrür dedektörleri mükemmelleştirmekte, yani malzeme biliminde yatmaktadır. Bu malzemelere hakim olan ülke, gökyüzünün mutlak hakimi olacaktır.
