Quanten-Radar soll Tarnkappenbomber entdecken

Wissenschaftler an der Universität im kanadischen Waterloo wollen Quantentechnologie einsetzen, um Radaranlagen zu verbessern. „In der Arktis stört Weltraumwetter, wie geomagnetische Stürme und Sonneneruptionen, das Radar, weshalb es schwierig ist, Objekte effektiv zu identifizieren“, sagt Projektleiter Jonathan Baugh zu phys.org: „Durch die Umstellung von traditionellen Radar auf Quantenradar hoffen wir nicht nur dieses Rauschen zu durchdringen, sondern auch Objekte zu identifizieren, die speziell designt wurden, um ihre Entdeckung zu verhindern.“

Damit ist Kriegsgerät gemeint, wie Stealth-Schiffe, Tarnkappenbomber und Marschflugkörper. Dass die Arktis von Baugh genannt wurde, ist kein Zufall. Sie ist seit Jahren Schauplatz für die Spannungen zwischen den USA und Russland. Unter dem Eis der Arktis werden große Rohstoffreserven vermutet. Russland verstärkt seit einigen Jahren seine Militärpräsenz in der Arktis, hat Flugfelder reaktiviert, Raketensysteme aufgebaut und die Errichtung weiterer Militärbasen geplant.

Um die russischen Flugzeuge, Kriegsschiffe und mögliche Marschflugkörper aufzuspüren, haben die USA 54 Radarstationen in der Arktis. Diese sind den aktuellen Stealth-Technologien aber nicht mehr gewachsen und nähern sich dem Ende ihrer Lebenszeit. Eine Erneuerung des Systems ist ab 2025 geplant.

Quanten-Upgrade

Stealth-Flugzeuge versuchen durch eine Kombination verschiedener Methoden unsichtbar fürs Radar zu sein. Sie verwenden Beschichtungen, die die Radarstrahlen absorbieren und Formen, die sie zerstreuen sollen. Die Radarsignatur kann so aber nur verkleinert und nicht zu 100 Prozent verschleiert werden. Die Restsignatur wird maskiert, indem Störsignale (Rauschen) mit Geräten an Bord generiert werden. Hier setzt das Quantenradar an.

Das Quantenradar basiert auf der Technologie Quanten-Illumination. Dazu sind zwei verschränkte Photonen nötig. Eines der Photonen wird Richtung Objekt geschickt, während das andere beim Absendeort bleibt. Die Photonen des zurückkehrenden Signals werden nach Hinweisen auf Verschränkungen untersucht. Photonen, die diese nicht aufweisen, sind Hintergrundrauschen und werden herausgefiltert. Dadurch kommt ein „sauberes“ Signal zurück, was die Erkennung von Objekten vereinfacht.

Nur im Labor

Die Herausforderung für die Wissenschaftler ist jetzt, eine Möglichkeit zu finden, um genügend verschränkte Photonen herzustellen. „Wir müssen eine Quelle finden, mit der verschränkte Photonen per Knopfdruck generiert werden können“, so Baugh.

Derzeit wurde Quanten-Illumination nur im Labor getestet. Die kanadische Regierung investiert 2,7 Millionen US-Dollar, um die Forschung weiter voranzutreiben. „Damit können wir die Technologie für das Quantenradar vom Labor ins Feld bringen“, sagt Baugh: „Es könnte ändern, wie wir über nationale Sicherheit denken.“