"Магия, да и только": новый квантовый датчик обнаруживает любые электромагнитные сигналы

Исследователи из MIT разработали метод, позволяющий квантовым датчикам определять любую произвольную частоту, без потери способности измерять характеристики нанометрового масштаба.

Квантовые датчики могут принимать различные формы; по сути, это системы, в которых некоторые частицы находятся в настолько тонко сбалансированном состоянии, что на них влияют даже крошечные изменения в полях, которым они подвергаются. Так, физики используют их для изучения экзотических состояний материи, а другие исследователи используют их для определения характеристик практических устройств, таких как экспериментальная квантовая память или вычислительные устройства.

Новая система, разработанная командой, которую они называют квантовым смесителем, вводит вторую частоту в детектор с помощью пучка микроволн. Это преобразует частоту изучаемого поля в другую частоту - разницу между исходной частотой и частотой добавленного сигнала, которая настраивается на конкретную частоту, к которой наиболее чувствителен детектор. Этот простой процесс позволяет настраивать детектор на любую нужную частоту без потери наноразмерного пространственного разрешения датчика.

Эта система может быть использована, например, для детального определения характеристик микроволновой антенны. "Она может характеризовать распределение поля (генерируемого антенной) с наноразмерным разрешением, так что в этом направлении она очень перспективна", - говорят авторы работы. К тому же она имеет возможности применения в биомедицинских областях, поскольку позволяет получить доступ к диапазону частот электрической или магнитной активности на уровне отдельной клетки.