Naukowcy z Centrum Optycznych Technologii Kwantowych przy Uniwersytecie Warszawskim opracowali nowy typ kwantowej anteny radiowej zasilanej wyłącznie laserami. Urządzenie, wykorzystujące atomy rydbergowskie, może wykrywać fale radiowe i terahercowe bez zakłócania konwencjonalnej elektroniki, co otwiera nowe możliwości w telekomunikacji, monitorowaniu klimatu i zastosowaniach kosmicznych.
- Antena kwantowa wykorzystuje atomy rydbergowskie powiększone laserowo, dzięki czemu odbiera różne częstotliwości radiowe i przetwarza je na sygnał elektryczny bez zakłóceń dla tradycyjnej elektroniki.
- Urządzenie jest „zasilane” wyłącznie laserami, co umożliwia jego miniaturyzację i potencjalne wykorzystanie w przestrzeni kosmicznej, telekomunikacji i systemach odpornościowych.
- Nowa technologia pozwala na większą precyzję w monitorowaniu środowiska, w tym temperatury Ziemi, oraz zwiększa odporność na zakłócenia sygnałów GPS i sieci telekomunikacyjnych.
- Kwantowe anteny mogą znaleźć zastosowanie w internecie rzeczy, w tym w licznikach energii, oraz w systemach wymagających ochrony przed cyberzagrożeniami.
- Prototypy urządzeń mogą powstać do końca 2029 roku, z możliwością seryjnej produkcji i zastosowań w obronności, instytutach meteorologicznych oraz w badaniach naukowych wymagających najwyższej precyzji.
Polscy naukowcy z Centrum Optycznych Technologii Kwantowych (QOT) przy Centrum Nowych Technologii CeNT oraz z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego opracowali nowy typ kwantowej anteny radiowej. Urządzenie może działać jako czujnik kwantowy o wysokiej czułości, odporny na trudne warunki i niewykrywalny przez tradycyjne systemy. Może znaleźć zastosowanie w telekomunikacji lub w przestrzeni kosmicznej.
Centrum Optycznych Technologii Kwantowych realizuje projekty finansowane z programu Fundusze Europejskie dla Nowoczesnej Gospodarki, w ramach którego przyznano środki w wysokości 30 mln zł przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej w ramach działań Międzynarodowej Agendy Badawczej. Celem działalności QOT jest rozwój technologii informatycznych umożliwiających opracowanie metod bezpiecznej komunikacji.
Nowa antena kwantowa działa w połączeniu z tradycyjną metalową anteną, odbierając fale radiowe, których energia jest przekształcana na sygnał elektryczny. W urządzeniu zastosowano powiększanie atomów rydbergowskich za pomocą laserów, co pozwala im wykrywać fale radiowe, terahercowe oraz inne częstotliwości radiowe bez zakłócania standardowych częstotliwości wykorzystywanych w metalowych antenach.
– Dziesięć jest pierwszym tego rodzaju. Z jednej strony pozwala na uzyskanie różnorakich modulacji zastosowań, które znamy ze wspólnych promieni, takich jak FM czy AM. Z drugiej strony sam jest dostępny, czyli komórka z atomami, jest „zasilany” wyłącznie laserami. Tylko jedno jest wymagane, aby przejść i pochodzić z niego, gdy całanika obsługujeca dziesięć, również konstruujemy w QOT, jest w oddzielnym działaniu typu rack, może się pojawić poza laboratorium – powiedział dr hab. Michał Parniak z Centrum Optycznych Technologii Kwantowych.
Nowoczesny system
Nowoczesne systemy detekcji wykorzystujące elektronikę antenową pozwalają na rejestrację powiadomień w obszarach zewnętrznych, gdzie uruchamiane są funkcje lub sygnały elektryczne. Takie rozwiązania mogą operować na wielu częstotliwościach i współpracować z różnymi zabezpieczeniami wykrywającymi zakłócenia lub sygnały w określonych warunkach. Technologie te znajdują zastosowanie m.in. w monitorowaniu pozycji satelitów GPS oraz w czujnikach obserwujących temperaturę Ziemi.
– Ma to zastosowanie w zakresie zasięgu i zwalczania zakłóceń, na przykład zastosowania GPS. W zasięgu sieci, tak jak czujnik z większym precyzją monitorowania temperatury Ziemi. Wzmocnienie tej precyzji może być bardzo pomocne w badaniach nad klimatem, zgodnie z prognozowaniem naukowca – poinformowano.
Rozwój sensorów kwantowych umożliwia stosowanie mechanizmów zabezpieczeń opartych na zasadach fizyki kwantowej. Pozwala to na kontrolę sygnałów, ich obecności i ustawień, co zwiększa ilość dostępnych informacji w systemach detekcji i może być wykorzystane w różnych dziedzinach, w tym w telekomunikacji.
– Zastosowanie czujników kwantowych w telekomunikacji są niezwykle fascynujące. Pozwolą nam jeden na ulepszenie sieci typu internet rzeczy, czyli konsekwencje z drobnymi odpadami, jak na przykład liczniki energii, wydajność i parametry – wymienia dr hab. Michał Parniak.
Miniaturyzacja nowych sensorów umożliwia ich wprowadzenie w wersjach użytkowych, co zwiększa możliwość ochrony systemów przed cyberzagrożeniami. Rozwiązania te mogą być uruchamiane w urządzeniach codziennego użytku, takich jak telefony, ale także w aplikacjach w obronności czy instytutach meteorologicznych.
– Mamy możliwość, że do końca 2029 roku powstałą prototypy, które są określone i wzorcami do bardziej seryjnej produkcji. Urządzenia, które proponujemy, mogą być uruchamiane w każdym telefonie, ale mogą się znaleźć bardzo ważne zastosowanie na przykład w obronności, pojęciem, instytutach meteorologicznych – wymienia eksperta z Centrum Optycznych Technologii Kwantowych.
– Drugim celem jest to, aby nie wyśledzić kontaktu z podstawowymi, z których wynikają. Badamy protokoły, które są podstawą wyników fizyki kwantowej i metrologii kwantowej, aby móc optymalizować nasze praktyczne urządzenia – przekazano.
Źródło: Newseria
