Новости перспективных технологий

Как увидеть слабые радиосигналы

Изображение с сайта compulenta.computerra.ru

Принять электромагнитные волны так, чтобы не забить их тепловым шумом, до сих пор удавалось только тогда, когда почти избавлялись от тепла, а это, разумеется, дорого. Похоже, в этой области намечается оттепель, причём сразу до комнатных температур.

Устройство, созданное датскими и американскими учёными под руководством Евгения Ползика из Копенгагенского университета (Дания), умеет преобразовывать радиосигналы в механические колебания, модулирующие световые сигналы. Зачем это нужно и как это делается?

Сегодня, чтобы обнаружить предельно слабый радиосигнал на фоне шума, временами нужны нечеловеческие ухищрения, включая охлаждение приёмника, да и модулятор получаемых сигналов приходится охлаждать до температур ниже точки кипения азота. Между тем радиотелескопы, томографы и даже спутниковая связь без всего этого часто как без рук. То есть существующие методы выявления слабых сигналов являются ядром на ноге целого ряда отраслей.

Новое устройство для регистрации слабых радиоволн в действии (фото A. Schliesser, T. Bagci, A. Simonsen, E. Polzik).

Устройство г-на Ползика и Ко по виду кажется простым; всё оно построено вокруг антенны, соединённой с конденсатором. Одна из двух пластин конденсатора является мембраной из нитрида кремния шириной 500 мкм и толщиной 200 нм, покрытой отражающим алюминиевым слоем. Когда в конденсатор попадёт уловленная антенной радиоволна резонансной для него частоты, нано(микро?)мембрана меняет заряд конденсатора. Прикладывая к конденсатору ток, исследователи конвертировали такие флуктуации заряда в вибрации пластины. А поскольку на пластине сфокусирован лазер, колебании порождают в отражении его света сдвиг по фазе, который можно измерить с помощью стандартных для современной оптики процедур.

По сути, радиосигнал в устройстве конвертируется в оптический, обходя проблемы теплового шума. Эффект от тепла для механических колебаний крайне мал, в итоге даже этот, первый в своём роде, прибор имеет чувствительность, сравнимую с лучшими детекторами, охлаждаемыми едва ли не до температур открытого космоса. Плюс к тому разработчики надеются вскоре поднять уровень чувствительности двадцатикратно, добившись полного паритета с охлаждаемыми приёмниками.

И тогда, помимо упрощения конструкции и удешевления эксплуатации узлов эффективных радиотелескопов и медицинских томографов, речь может пойти и об использовании таких систем, как элементы «квантового Интернета», — будущих сетей, объединяющих квантовые компьютеры.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Nature.

Подготовлено по материалам Physicsworld.Com. Изображения на заставках принадлежат Shutterstock (1 и 2).

Информация с сайта compulenta.computerra.ru.

Автор оригинального текста: Александр Березин.