Naukowcy z UW opracowali rewolucyjny odbiornik radiowy

Jak podaje forumakademickie.pl, zespół z Uniwersytetu Warszawskiego stworzył nowy typ odbiornika radiowego, który działa wyłącznie za pomocą światła laserowego i oparów rubidu. Urządzenie konwertuje mikrofale na promieniowanie podczerwone dzięki atomom w stanach rydbergowskich, co pozwala odczytać zarówno amplitudę, jak i fazę sygnału bez metalowej anteny.

W klasycznych systemach nadawania i odbioru fale radiowe przechwytuje metalowa antena, a następnie elektroniką miesza się wysokie częstotliwości do niższych pasm w procedurze superheterodynowej. Zespół UW zastąpił te elementy "optycznym mieszaczem".

W próżniowej bańce z oparami rubidu pojedyncze atomy są wzbudzane za pomocą trzech precyzyjnych laserów do stanów rydbergowskich, gdzie ich elektrony stają się silnie wrażliwe na pole mikrofalowe. Pod wpływem tych fal elektrony emitują podczerwień z fazą odwzorowującą fazę mikrofal; porównanie emitowanej podczerwieni z odniesieniem daje odczyt amplitudy i fazy mikrofal.

– W naszych eksperymentach zastąpiliśmy antenę i elektroniczny mieszacz nowym medium – rodzajem sztucznej zorzy polarnej – powiedział dr hab. Michał Parniak, lider grupy badawczej w Centrum Optycznych Technologii Kwantowych na Uniwersytecie Warszawskim. W pracach uczestniczyli też Sebastian Borówka, Mateusz Mazelanik i Wojciech Wasilewski.

Zespół UW stosuje wnęki optyczne i dodatkowe lasery wzorcowe, by utrzymać stabilny takt ruchu elektronów. W praktyce oznacza to możliwość nieinwazyjnych pomiarów słabych pól mikrofalowych bez zaburzania ich metalowymi elementami, co ma znaczenie dla precyzyjnej kalibracji i detekcji.

Naukowcy informują o perspektywie miniaturyzacji: detektor może w przyszłości przybrać formę zgrubienia na światłowodzie, którym dostarczane będą lasery i odbierane promieniowanie podczerwone. Finalne pomiary i korekcje mogłyby odbywać się nawet kilkadziesiąt metrów od źródeł mikrofal, co umożliwi dyskretne pomiary. Co ciekawe, antena nie potrzebuje do działania nawet prądu.

Komercjalizacja technologii rozpoczęła się na zlecenie Europejskiej Agencji Kosmicznej od początku 2025 r., co sugeruje zainteresowanie zastosowaniami satelitarnymi oraz instytucji standaryzacyjnych i wojskowych. Dla polskiego rynku oznacza to potencjalne pojawienie się nowych dostawców urządzeń pomiarowych i sensorów optycznych oraz możliwość współpracy polskich instytutów badawczych z międzynarodowymi agencjami.

Choć dziś to jeszcze rozwiązanie laboratoryjne, jego możliwości są ogromne. Dzięki swojej dokładności i braku metalowych elementów antena może być używana tam, gdzie klasyczna elektronika sobie nie radzi, na przykład w kosmosie, w sprzęcie pomiarowym czy medycznym.

W przyszłości takie urządzenia mogą poprawić jakość łączności bezprzewodowej, w tym internetu satelitarnego czy sieci 6G, a także umożliwić bezpieczną, kwantową komunikację odporną na podsłuch. Z czasem technologia może trafić do naszych codziennych urządzeń, takich jak smartfony, telewizory, routery.