Создан квантовый радиоприемник, способный улавливать самые слабые сигналы

15.03.2019 09:59:54

Источник: Phys.org

Слабые радиосигналы являются проблемой не только для людей, пытающихся настроить приемник на любимую радиостанцию, эта проблема затрагивает технологии магнитно-резонансной томографии, используемые в медицине, радиотелескопы, всматривающиеся в глубины Вселенной, и многое другое. Во всех подобных случаях нельзя, помучившись некоторое время, настроиться на другую радиостанцию, как в первом варианте, поэтому для усиления слабых сигналов используются специальные усилители, возможности которых ограничены величиной собственных шумов и которые усиливают эти шумы так же хорошо, как и полезный сигнал. Но недавно, исследователи из Технологического университета Дельфта, Нидерланды, создали радиоприемник нового типа, в котором используются законы квантовой механики. Помимо практического применения этого приемника для приема самых слабых сигналов, использованные в нем принципы могут пролить свет на взаимодействия между квантовой механикой и силами гравитации.

Одним из постулатов квантовой механики, использованных в новом приемнике, является то, что энергия может передаваться крошечными фиксированными "дозами", называемыми квантами. "Представьте себе, что вы качаете ребенка на качелях" - рассказывает Марио Жели (Mario Gely), ведущий исследователь, - "С точки зрения классической физики, если я захочу придать ребенку большую скорость и амплитуду раскачивания, я должен буду дать им толчок, который придаст ребенку большую энергию. Квантовая механика говорит нечто иное - я могу увеличить энергию ребенка только на один "квантовый шаг" за один раз, передача ему энергии в количестве половины кванта или другой дробной части принципиально невозможна".

В реальной же жизни эти квантовые "дозы" энергии столь малы, что они не окажут никакого ощутимого влияния на ребенка на качелях. И до последнего времени такое утверждение считалось верным по отношению к радиоволнам. Однако, созданный новый приемник может "почувствовать" эти крошечные частицы энергии в радиочастотных сигналах, позволяя принимать радиоволны на квантовом уровне.

Как уже сообщалось ранее, в новом приемнике проявляются некоторые необычные эффекты, имеющие отношение к квантовой механике и таким понятиям, как масса и гравитация. Теория квантового магнетизма была разработана почти 100 лет назад, но до сих пор физики еще озадачены проблемой совмещения квантовой механики и понятия гравитации.

"Используя наш квантовый радиоприемник, мы хотим попытаться управлять и услышать квантовые колебания тяжелых объектов. Это позволит нам исследовать экспериментальным путем то, что происходит, когда мы смешиваем квантовую механику и гравитацию" - рассказывает Марио Жели, - "Проведение таких экспериментов является достаточно сложным делом, ведь нам потребуется провести непосредственную проверку состояния квантовой суперпозиции пространственно-временного континуума. Это является совершенно новым понятием в современной науке, которое может продвинуть далеко вперед наше понимание, как теории квантовой механики, так и Общей теории относительности Альберта Эйнштейна".

Подробнее: https://phys.org/news/2019-03-quantum-radio.html