Через 40 лет учёные смогут не только на 100% спрогнозировать погоду в конкретном локальном районе, но и с помощью лазера предотвратить шторм. Все это будет возможно благодаря объединению возможностей технологий фотоники и квантовых компьютеров, что позволит контролировать и анализировать погоду. Так считают в Центре компетенций НТИ «Фотоника», созданном на базе Пермского государственного национального исследовательского университета (ПГНИУ).

Сделать прогноз погоды точнее и локальнее станет возможным после установки в разные точки земного шара оптических датчиков с брэгговскими решётками. Брэгговские решётки хорошо отзываются на изменение температуры, влажности и давления окружающей среды. Такие результаты уже были получены в лаборатории интегральной фотоники ПГНИУ. Далее датчики транслируют изменения оптического сигнала в центры обработки данных с помощью проложенных оптоволоконных линий связи. В центре сигнал анализируется, далее проводят все необходимые расчеты на квантовых компьютерах.

Вообще на сегодня основная задача построения модели климата и погоды заключается в том, что по неполным и разрозненным исходным данным (на земле есть огромные территории, где не ведутся наблюдения) необходимо предсказать развитие всей физической системы – от атмосферы до суши, от водоёмов до глубин Мирового океана… Предложенная технология (датчики с брэгговскими решетками и анализ информации) устраняет этот колоссальный пробел: прогноз составляется для конкретного района планеты. После готовый прогноз можно будет скачать на устройства. Таким образом, на планете появится сеть, контролирующая на каждом квадратном километре (!) состояние фактической погоды и на её основе прогнозирование метеопараметров.

С помощью сверхкоротких лазерных импульсов, проходящих через слои атмосферы, возможно получится стимулирование осадков в засушливых районах или в местах пожара. В этом году учёные из Швейцарии уже использовали лазерный молниеотвод. Такой метод по сравнению с классическими методами не создаёт электромагнитных помех, тем самым защищая электронику от их воздействия.

Учёные комментируют, что при объединении технологий фотоники и квантовых вычислений можно будет с большей точностью контролировать циклоны и различные природные стихии и катаклизмы. Для реализации таких проектов необходимо создание новой элементно-компонентной базы на основе технологий фотоники, например, фотонных интегральных схем. Один из проектов Центра компетенций НТИ «Фотоника» предполагает разработку платформы для дизайна и производства фотонных интегральных схем на основе гибридной технологии». Фотонные интегральные схемы начнут массово внедрять в России в 2035 году.