Ученые создали лазерную систему для измерения расстояний с миллиметровой точностью даже при ярком солнце

Британские ученые разработали лазерную систему, которая измеряет расстояния с точностью до десятой доли миллиметра в условиях яркого солнечного света. Вместо капризных квантовых источников они использовали классический лазер, воспроизведя ключевые свойства квантовой запутанности.

Точные измерения на расстоянии — задача, которая всегда упиралась в шум. Солнечный свет, атмосферные помехи и прочие «помехи» заглушают полезный сигнал, особенно когда речь идет о миллиметровой точности. Квантовые сенсоры с запутанными фотонами эту проблему решают, но их яркость крайне низка, а эксплуатация сложна.

Ученые из Бристоля нашли элегантный обходной путь. Вместо того чтобы использовать настоящие запутанные фотоны, они воспроизвели устойчивость к шуму в классической лазерной системе. С помощью оптоволокна и электронных модуляторов исследователи научились быстро менять цвет лазерных импульсов и создавать в них корреляции, которые при подавлении помех ведут себя как квантовые. При этом яркость сигнала оказалась в миллионы раз выше, чем у типичных квантовых источников.

Эффективность подтвердили в реальных условиях. На территории университетского кампуса система измерила расстояние между зданием Куинс и мемориальной башней Уиллса (около 155 метров) с точностью более одной десятой миллиметра. Мощность лазера была ниже, чем у обычной указки, а само измерение заняло десятую долю секунды.

В следующем испытании система успешно измерила расстояние до башни Кэбот, превышающее 400 метров, работая при полном дневном освещении и переменчивой погоде. Ведущие авторы Вэйцзе Не и профессор Джон Рэрити подчеркнули: для подавления шума не обязательна настоящая квантовая запутанность. Тщательно сконструированные классические корреляции обеспечивают те же преимущества, оставаясь масштабируемыми и надежными.

Новая технология найдет применение в навигации беспилотников, высокоточном мониторинге инфраструктуры, геодезии и космических миссиях. В планах — увеличить рабочую дистанцию и миниатюризировать систему с помощью интегральных фотонных чипов, превратив лабораторную установку в компактное устройство.