Ученые создали первый в своем роде «атомарный» радиопередатчик и радиоприемник

Ученые из Национального института стандартов и технологий создали то, что можно назвать «атомарным» радиотрансивером, приемником и передатчиком одновременно, и при помощи этого устройства в пределах лаборатории была осуществлена передача одного из известных музыкальных композиций группы Queen. Основой радиотрансивера является так называемый Ридберговский атом (Rydberg atom), который представляет собой атом, находящийся в сильно возбужденном энергетическом состоянии. Такое состояние атомов делает их сверхчувствительными к внешним электрическим и магнитным полям, из которых, как известно, состоят радиоволны.

Специальная уловка, в которую вовлечен лазерный свет, позволяет не только принимать радиоволны при помощи Ридберговского атома, она также превращает этот атом в источник радиоволн, в радиопередатчик, другими словами. При этом, оптическая природа приемника на базе атома и полное отсутствие каких-либо проводов позволяют этому приемнику работать в очень широком диапазоне, ученые уже успешно проверили работу этого приемника на сигналах AM, FM и других диапазонов.

В своей лабораторной установке ученые использовали два независимых усилителя для правого и левого каналов стереофонического звука. Усиленные аудио-сигналы были поданы в камеры с возбужденными атомами Цезия-133 и Рубидия-85, которые выработали радиосигналы на различных несущих частотах AM-диапазона. Излученные атомами радиосигналы были приняты другими «приемными» атомами и преобразованы в оптические сигналы, использованные для воспроизведения звука. При этом, ширины радиочастотного канала вполне хватило для качественной передачи голоса Фреди Меркюри, диапазон которого составляет целых четыре октавы.

«Атомарные антенны позволили нам принимать очень слабые сигналы в условиях достаточно высокого уровня шумов» — рассказывает Крис Холлоуэй (Chris Holloway), ведущий исследователь, — «Однако, разработанная нами технология еще не готова к практическому применению. Но после ее доработки можно будет начинать говорить об миниатюрных аналогах компакт-дисков с Ридберговскими атомами, которые сами будут передавать записанную на них музыку при помощи излучаемых атомами радиоволн».

Помимо новых технологий записи и воспроизведения цифровых аудио-сигналов, приемники с атомарными антеннами могут быть использованы в области коммуникаций, позволяя принимать слабые зашумленные сигналы, передаваемые из открытого космоса находящимися там исследовательскими аппаратами.