Gizli olanı ortaya çıkarmaya gelince nükleer tehditlerABD Savunma İleri Araştırma Projeleri Ajansı (DARPA), en iyi şekilde kuantum büyüsü olarak tanımlanabilecek şeye yöneliyor. Pentagon’un mavi gökyüzü araştırma kolu şuna inanıyor: garip fizik Bir kez laboratuvara kapatıldığında, kısa sürede başkalarının göremediklerini görmesine yardımcı olabilir – kelimenin tam anlamıyla.
bir Bilgi Talebi (RFI) yakın zamanda Savunma Bilimleri Ofisi (DSO) tarafından yayımlandı. DARPA ulusal güvenlikteki en karmaşık zorluklardan birini yeniden icat etmek için bilim adamlarından yardım istediğini duyurdu: gizli nükleer malzemenin tespit edilmesi. Bu çaba, kuantum fiziği alanından kaynaklanan, hayalet görüntüleme olarak bilinen bir tekniği kullanıyor.
Başarılı olması halinde bu çaba, korumanın arkasını “görebilen”, bölünebilir malzemeleri uzaktan tespit edebilen ve tüm bunları radyasyona maruz kalmayı en aza indirirken yapabilen yeni bir nükleer tespit teknolojisi çağını başlatabilir.
RFI, araştırmacıları “klasik, kuantum ve hesaplamalı Hayalet Görüntülemenin (GI) varyasyonlarındaki ilişkili parçacıklara (nötronlar, gama ışını fotonları ve diğerleri)” dayanan “yeni aktif nükleer sorgulama tekniklerinin gelişimini” keşfetmeye davet ediyor.
Özünde, DARPA fotonların çok uzak mesafelerde gizemli bir şekilde bağlı kalmasına izin veren aynı fiziğin (kuantum dolaşmanın ayırt edici özelliği) kapalı konteynırların, kamyonların ve hatta yer altı tesislerinin içine fiziksel olarak açılmadan göz atıp bakamayacağını soruyor.
DARPA’nın son sürümünde “GI, doz minimizasyonu, gelişmiş Sinyal-Gürültü Oranları (S/N) ve artırılmış mesafe mesafeleri gibi aktif sorgulamayla entegre edildiğinde potansiyel performans avantajları sağlıyor” ifadesine yer verildi.
Nükleer, kimyasal veya radyolojik malzemeleri tespit etmek için kullanılan geleneksel “aktif sorgulama” teknikleri, genellikle bir nesnenin nötron veya gama ışınlarıyla bombardıman edilmesini ve sonuçta ortaya çıkan radyasyon imzalarının analiz edilmesini içerir.
Bu sistemler güçlü olabilir ancak çoğu zaman risk taşır. Özellikle operatörleri ve yakındaki personeli maruz bırakabilirler. radyasyonyakın mesafeden inceleme gerektirir ve iyi huylu ve tehdit edici malzemeleri ayırt etmekte zorlanır.
Ancak hayalet görüntüleme bu paradigmayı tersine çeviriyor. Doğrudan yansıyan ışıktan veya radyasyondan bir görüntü oluşturmak yerine, bir görüntüyü dolaylı olarak yeniden oluşturmak için biri nesneyle etkileşime giren ve diğeri etkileşime girmeyen iki ayrı ışın arasındaki korelasyonları kullanır. Bazı düzeneklerde nesneyi “gören” ışın ona hiç dokunmaz bile.
Kuantum hayalet görüntülemede bu korelasyonlar arasında bile mevcut olabilir. dolaşık parçacıklar. Bunlar, aralarındaki mesafeye bakılmaksızın anında bilgi alışverişinde bulunan parçacık çiftleridir. DARPA’nın yeni RFI’sı, bu tür tekniklerin nükleer tespit sistemlerinin hassasiyetini, güvenliğini ve menzilini radikal bir şekilde artırabileceğini öne sürüyor.
Yıllardır hayalet görüntüleme büyüleyici bir konu olmuştur. fizik araştırması ve içinde gösterildi laboratuvar deneyleridolaşık fotonları içerir. Araştırmacılar bu bağlantılı parçacıklar arasındaki ince korelasyonları ölçerek şunları başardılar: görüntüleri yeniden oluşturma Dedektörün kendisi nesneyi hiçbir zaman doğrudan “görmese” bile, yalnızca tek bir parçacığın etkileşime girdiği nesnelerin sayısı.
Bu yeni RFI’yi yayınlayarak, DARPA bu prensibin laboratuvarın ötesine ve gerçek dünya uygulamalarına uzandığına dair inancının sinyalini veriyor.
Ajans, hayalet görüntüleme alanındaki son gelişmelere dikkat çekerek, “son 20 yılda araştırmacıların hem klasik ışık hem de kuantum dolaşmış optik fotonlardaki korelasyonları kullanarak GI teknikleri geliştirdiğini” belirtti. DARPA aynı zamanda “x-ışınları, elektronlar ve nötronlarla GI”nın daha yeni kanıtlarını da kabul ediyor; bu da konseptin halihazırda ışık dünyasının ötesine genişlediğini öne sürüyor.
DARPA, “Laboratuvar teknolojisi bu temel hususları gösterdi ve laboratuvar deneylerini sahada konuşlandırılabilir GI sorgulama sistemlerine genişleterek gelecekte geleneksel aktif nükleer sorgulamayı bozma potansiyelini gösteriyor” diye yazıyor.
Birlikte ele alındığında bu ifadeler, DARPA’nın hayalet görüntülemeyi bilimsel bir meraktan çok daha fazlası olarak gördüğünü açıkça ortaya koyuyor. Bunun yerine ajans bunu potansiyel bir temel taşı olarak görüyor. yeni nesil nükleer güvenlik sistemleri
Yüksek riskli, yüksek ödüllü araştırmaları sürdürme geleneğine uygun olarak, DARPA bebek adımlarıyla ilgilenmiyor. RFI açıkça “artımlı iyileştirmelerin” ötesine geçen ve bunun yerine “potansiyel yüksek riskli, yüksek ödüllü konseptler ve performans gösterimlerine yönelik araştırma talimatları dahil olmak üzere Ar-Ge girişimlerinin geleceğini şekillendirmeyi” amaçlayan başvurular için çağrıda bulunuyor.
Bu hedefe doğru, DARPA katılımcılardan, Sinyal-Gürültü Oranlarında (S/N) 10 kat artış veya çözünürlük, özgüllük ve uzaklık mesafesinde önemli kazanımlar gibi performansta ölçülebilir sıçramalar elde etmenin yollarını önermelerini istiyor.
Ajans, İlgi Alanında büyük yeniliklerin gerekli olduğu çeşitli alanları vurgulamaktadır. Birinci, DARPA hayalet görüntüleme tabanlı sorgulama sistemlerinin temelini oluşturabilecek, nötronlar, x-ışınları ve gama ışınları gibi birbiriyle ilişkili ve hatta dolaşmış parçacıklar üretmenin yollarını arıyor.
Kurum ayrıca, gelişmiş görüntüleme dizilerinden ultra hassas tek pikselli cihazlara kadar değişen, bu tür sistemlerin güveneceği zayıf imzaları yakalamak için özel olarak tasarlanmış yeni dedektör türleri de arıyor.
Nihayet, DARPA Görüntüleri hızlı bir şekilde yeniden oluşturabilen veya karmaşık parçacık etkileşimlerini benzeri görülmemiş bir hız ve doğrulukla simüle edebilen, yapay zeka ve makine öğrenimi teknikleri de dahil olmak üzere hesaplamalı atılımların önemini vurguluyor.
Ajans, fizik ve bilimi birleştiren bir alt disiplin olan hesaplamalı hayalet görüntülemenin yeni ortaya çıkan alanına da dikkat çekiyor. veri bilimi.
RFI, “DARPA, aktif nükleer sorgulama yeteneklerini dönüştürmek için uyarlanabilecek hesaplamalı hayalet görüntüleme de dahil olmak üzere, potansiyel olarak yıkıcı hesaplama yöntemlerine ilişkin girdi arıyor” diyor.
Başka bir deyişle, DARPA nükleer tespitin geleceğinin yalnızca geliştirilmiş dedektörlere veya radyasyon kaynaklarına bağlı olmayacağını öne sürüyor. Bu aynı zamanda daha akıllı algoritmalara da (gürültülü, dolaylı veriler içinde gizlenmiş anlamlı kalıpları ortaya çıkarabilen sistemler) bağlı olabilir.
Bu araştırmanın sonuçları, bilinenin çok ötesine uzanıyor. ulusal güvenlik dünya. Hayalet görüntüleme mükemmelleştirilirse, invaziv olmayan tarama teknolojilerinde bir devrime yol açabilir.
Yolcuları tehditlere maruz bırakmadan tehditleri tespit edebilen havaalanı güvenlik tarayıcılarını hayal edin. radyasyonveya metal konteynerlerin içini güvenli bir mesafeden görebilen kargo muayene sistemleri.
Tıpta da benzer prensipler bir gün doku veya organların ultra düşük dozda görüntülenmesini mümkün kılabilir ve geleneksel olmayan yapıları ortaya çıkarabilir. X ışınları kayıp. Benzer şekilde, gezegen bilimi, uzay aracının diğer dünyalardaki yeraltı malzemelerini sondaj yapmaya gerek kalmadan tespit etmesine yardımcı olmak için nötron veya gama bazlı hayalet görüntülemeden yararlanabilir.
Ancak şimdilik DARPA’nın odak noktası nükleer güvenliğe, özellikle de gizli gizli tespit yeteneğini geliştirmeye devam ediyor. nükleer tehditler.
RFI’da belirtilen tüm zorluklar arasında doğru türde parçacıkların üretilmesi en göz korkutucu olabilir. Ajans özellikle “aktif nükleer sorgulamada kullanılmak üzere ilişkili ve/veya dolaşmış nötronların, gamaların (x-ışınları) ve diğer parçacıkların üretilmesi” konusuna olan ilgiden bahsediyor.
Dolaşmış fotonlar laboratuvarlarda rutin olarak üretilirken, dolaşmış nötronlar veya gama ışınları kuantum biliminin en ileri noktasını temsil ediyor. Bu tür korelasyonlara ulaşmak, parçacık kaynakları ve tespit sistemleri üzerinde, genellikle küçük deneyleri bile zor ve pahalı hale getiren enerji ölçeklerinde hassas kontrol gerektirir.
Henüz DARPA bunun mümkün olduğuna inanıyor gibi görünüyor. Klasik ve birleştirerek kuantum Ajans, yapay zeka destekli yeniden yapılandırma algoritmalarındaki en son gelişmelerden yararlanarak, gerçek dünyadaki hayalet görüntülemenin önündeki engellerin aşılabileceğine inanıyor.
Fizikçiler uzun zamandır hayalet görüntülemenin gizeminden büyülenmiş durumdalar; görünüşte bağımsız olan iki parçacığın, her ikisinin de kendi başına üretemeyeceği bir görüntü oluşturmak için nasıl birlikte çalışabildiği. DARPA’nın son girişimi, bir zamanlar ezoterik olan bu deneylerin artık gerçek dünyadaki savunma teknolojisinin temeli olarak yeniden tasarlandığını gösteriyor.
Başarılı olursa, sonuç nükleer tespit için bir tür kutsal kâse olabilir: gizli bölünebilir malzemeyi kesin doğrulukla, minimum riskle ve muhtemelen yüzlerce metre uzaktan bile tespit edebilen bir sistem.
RFI, akademi, hükümet ve endüstri genelindeki araştırmacıları gizli veya sınıflandırılmamış fikirlerini 8 Aralık 2025’e kadar sunmaya davet ediyor.
Ajans, hayalet görüntülemeye yönelik mevcut ilgisinin keşif amaçlı olduğunu vurguluyor. Ancak tarih, bu tür erken çağrıların çoğu zaman çığır açan programlara doğru ilk adımı işaretleyebileceğini gösteriyor.
Dolaşmış parçacıklar, yapay zeka destekli yeniden yapılanma veya henüz hayal edilmemiş bir yöntemle olsun, DARPA’nın son araştırması, bir zamanlar kuantum büyüsü gibi görünen şeyi ulusal güvenlik için pratik bir araca dönüştürme yönündeki ilgi çekici tutkuyu yansıtıyor.
Tim McMillan emekli bir kolluk kuvveti yöneticisi, araştırmacı muhabir ve The Debrief’in kurucu ortağıdır. Yazıları genellikle savunma, ulusal güvenlik, İstihbarat Topluluğu ve psikoloji ile ilgili konulara odaklanmaktadır. Tim’i Twitter’da takip edebilirsiniz: @LtTimMcMillan. Tim’e e-posta yoluyla ulaşılabilir: [email protected] veya şifreli e-posta yoluyla: [email protected]
