Kvantový senzor rádiových vln. Kredit: US Army.

Dnešní svět je zaplaven rádiovými vlnami o různých frekvencích, které mohou přenášet rozmanitá data. Odborníci amerických laboratoří Army Research Laboratory (ARL) vyvinuli nový kvantový senzor, který je schopný detekovat a analyzovat rádiové vlny v celé šíři spektra jejich frekvencí. Jde o frekvence 0 až 20 GHz, na nichž se nachází AM a FM rádiové vysílání, Bluetooth, Wi-Fi a další komunikační signály. Takové zařízení má značný potenciál pro vojenské technologie, včetně elektronického boje.

Experimenty s Rydbergovými atomy. Kredit: US Army.

Nové zařízení využívá takzvané Rydbergovy atomy. Jde o vysoce excitované atomy, jejichž jeden či více elektronů mají vysoké hlavní kvantové číslo (n, anglicky principal quantum number) a tím pádem i vysokou potenciální energii elektronu, který je pak méně „připoutaný“ k atomovému jádru. Výsledný atom je pak mnohem větší než obvykle. V tomto případě jde o atomy rubidia, které v podobě Rydbergových atomů silně interagují s elektrickými poli obvodů.

Jak uvádí Kevin Cox z výzkumného týmu, až doposud byly experimentální systémy se senzory založenými na Rydbergových atomech schopné detekovat jen omezené a specifické oblasti spektra rádiových vln. Senzor týmu ARL je první, který to zvládá napříč velkým rozsahem rádiového spektra. Podle Coxe mohou takové senzory poskytnout zásadní výhodu vojákům, kteří operují na stále více komplexních elektromagnetických bojištích.

Detekce rádiových vln Rydbergovými atomy. Kredit: US Army.

Vedoucí týmu David Meyer vnímá kvantové senzory jako jednu z klíčových priorit, která může zajistit technologické překvapení a tím pádem výhodu na budoucím bojišti, i když půjde o technologicky relativně zdatného protivníka. Tyto senzory nabízejí nevídanou citlivost a přesnost měření, při detekci velmi širokého rozsahu rádiových signálů, které mohou být kriticky významné pro průběh misí.

Badatelé plánují své kvantové senzory dále vylepšovat, především pokud jde o citlivost na rádiový signál. Cox přiznává, že před nasazením kvantových senzorů v terénu bude ještě nutné využít dost fyziky a inženýrství. Jedním z prvních kroků pro ně bude zmenšování celého zařízení. Vojáci potřebují nejen kvalitní, ale také praktické aplikace, které jim budou co nejméně komplikovat život.

Literatura

U.S. Army Research Laboratory 4. 2. 2021.

Physical Review Applied 15: 014053.