Большая часть цифровой информации в мире переносится в современных системах связи радиоволнами. Для приема и передачи этих сигналов используют стандартные металлические антенны и преобразователи. Группа ученых из Варшавского университета заменила всю эту установку атомами рубидия, взвешенными в стеклянной камере, которые облучали три сверхстабильных лазера.

«В своих экспериментах мы заменили антенну и электронный смеситель новой средой — своего рода искусственным северным сиянием», — пояснил Михал Парняк, руководитель проекта. Исследователи из его команды на протяжении многих лет совершенствовали методы обнаружения микроволн на основе ридберговских атомов. Их технология отличается способностью к самокалибровке, высокой чувствительностью и возможностью миниатюризации.

Каждый лазерный луч точно соответствует квантовым энергетическим уровням атомов рубидия. Электроны реагируют, выходя на высокоэнергетические орбиты, известные как ридберговские состояния.

Когда радиоволны проходят через камеру, они слегка изменяют это движение атомов. Затем электроны возвращаются на более низкие орбиты и испускают слабое инфракрасное излучение, несущее закодированный сигнал.

Помимо этого, команда смогла решить сложную техническую задачу, поддерживая идеальный ритм лазеров и атомов. Они использовали оптические резонаторы — вакуумные трубки с зеркальным покрытием, которые стабилизируют частоту света. Эта система обеспечивает равномерное движение электронов и позволяет точно определять амплитуду и фазу сигнала.

В отличие от традиционных антенн, лазерный приемник не содержит металлических компонентов и не создает помех. Для установки требуются только пары рубидия, лазеры и герметичный корпус. В будущем систему можно будет уменьшить до размеров небольшого утолщения на оптоволокне, пишет IE. Весь необходимый свет будет проходить по волокну, а инфракрасный сигнал — возвращаться в обратном направлении.

Измерения можно будет проводить на расстоянии нескольких метров от источника сигнала, легко и незаметно. Такой уровень точности может кардинально изменить способ калибровки микроволновых полей.

С начала 2025 года команда доктора Парняка работает с Европейским космическим агентством над коммерциализацией лазерного приемника. Цель — разместить квантовые датчики на спутниках. Есть и другие варианты применения технологии — от малозаметных датчиков до спутниковых квантовых приемников.

Группа физиков из Англии сообщила о прорыве в квантовом зондировании. Ученые показали, как можно использовать дефекты в кристаллической решетке гексагонального нитрида бора в качестве мощных датчиков комнатной температуры, способных регистрировать векторное магнитное поле в наномасштабе.