Ученые смогли охладить радиоволны до квантового основного состояния

Изображение: Sandis Spolītis? (cc)
Вентспилсский международный радиоастрономический центр
Вентспилсский международный радиоастрономический центр
Вентспилсский международный радиоастрономический центр

Способ охлаждения радиоволн вплоть до их квантового основного состояния нашли исследователи из Технологического университета Делфта, 15 октября сообщает журнал Science Advance.

Ученые применили схемы, в которых используется аналог так называемой технологии лазерного охлаждения. Она часто используется для охлаждения атомных образцов. В устройстве использовалась недавно разработанная методика, которую исследователи называют связью фотонного давления. По прогнозам, она будет полезна для обнаружения сигналов сверхслабого магнитного резонанса (МРТ) или для приложений квантового зондирования, которые могут помочь в поиске темной материи.

Радиоволны, с которыми мы обычно сталкиваемся в нашей повседневной жизни, являются горячими: они содержат шум, который возникает в результате теплового движения атомов материала антенны. Это одна из причин, по которой возникают помехи при передаче сигналов.

Одним из способов уменьшить этот шум является охлаждение радиоволн, например, путем охлаждения антенны, которая их принимает, до температуры, близкой к абсолютному нулю. Атомы в антенне больше не будут так сильно колебаться, и шум будет уменьшен. Это реализовано в сверхпроводящем квантовом компьютере, который охлаждается до 10 мК, чтобы эти колеблющиеся атомы не создавали шума в сигналах гигагерцовых сигналах, с которыми они работают.

«Однако некоторые приложения, такие как ЯМР, обнаружение темной материи или радиоастрономия, заинтересованы в сверхслабых сигналах на частотах МГц», — говорит Инес Родригес, исследователь из TU Delft.

Для этих сигналов охлаждения до 10 мК недостаточно. Даже при этих чрезвычайно низких температурах случайного движения атомов в устройстве или антенне достаточно, чтобы добавить шума к радиоволновому сигналу. Чтобы избавиться от остаточного шума, необходимо еще больше охладить радиоволны.

В этой работе исследователи из Делфта нашли новый способ противодействия шуму колеблющихся атомов. Используя аналог технологии лазерного охлаждения, ученые охладили радиоволновые сигналы в своем устройстве вплоть до квантового основного состояния.

«Доминирующий шум, оставшийся в цепи, обусловлен только квантовыми флуктуациями, шумом, который возникает в результате странных квантовых скачков, предсказанных квантовой механикой», — говорит руководитель группы Гэри Стил из TU Delft.

Нашли ошибку? Выделите ее,
нажмите СЮДА или CTRL+ENTER