Радиоволны охладили до квантового основного состояния

Delft University of Technology

Используя аналог метода лазерного охлаждения, ученые смогли понизить энергию радиоволн до их основного состояния. Открытие будет полезно для улучшения МРТ-диагностики, квантового зондирования и поиска темной материи

Радиоволны в современном мире постоянно присутствуют в нашей жизни. Они позволяют вам наслаждаться музыкой в машине и управлять приборами дистанционно. Но такие волны содержат шум, который возникает из-за хаотического движения атомов в детекторе, который «ловит» это излучение. Это одна из причин, по которой вы слышите помехи, когда настраиваете радио в своем автомобиле на частоту, на которой нет радиостанции.

Одним из способов уменьшить этот шум — охладить радиоволны. Это можно сделать, если,  например, понизить температуру антенны, которая их принимает, до близкой к абсолютному нулю. Атомы в антенне больше не будут так сильно колебаться, что позволит уменьшить шум. Такой же метод используется в сверхпроводящем квантовом компьютере, чтобы уменьшить количество помех.

В новой работе исследователи из Делфтского университета нашли новый способ противодействия шуму колеблющихся атомов. Ученые создали схемы с аналогом метода лазерного охлаждения, который часто используется для уменьшения температуры атомных облаков. При помощи этого метода авторы охладили радиоволновые сигналы в своем устройстве вплоть до их квантового основного состояния.

В устройстве использовалась недавно разработанная методика, которую авторы называют «сопряжением фотонов под давлением». По прогнозам, этот метод сможет помочь обнаружить сверхслабые сигналы в методе магнито-резонансной томографии (МРТ). Его также можно использовать для получения многих квантовых данных при обработке приложений, связанных с быстро развивающейся областью квантовых вычислений. Кроме того, такой метод можно использовать в приборах для квантового зондирования и применять его для поиска темной материи.

Статья об открытии опубликована в журнале Science Advances.