Учёные охладили радиоволны до нулевого квантового состояния

Чтобы изучать радиоволны на квантовом уровне, учёным необходимо избавиться от их шума. Для этого можно охладить их — например, охладив антенну, которая их принимает, до температур, близких к абсолютному нулю. Атомы в такой антенне будут малоподвижны, а значит и шума будет меньше.

Однако такого охлаждения может быть недостаточно, если сигналы будут применяться с целью поисков тёмной материи или в радиотелескопах. Для таких случаев сигналы должны быть ультраслабыми, функционирующими в МГц-диапазоне. Причина в том, что даже почти при абсолютном нуле атомы могут совершать некоторые беспорядочные движения, внося шум в сигнал.

В новом исследовании учёные применили для охлаждения радиоволн технологию, аналогичную лазерному охлаждению, благодаря которой получилось охладить радиоволны до их основного квантового (нулевого) состояния. Весь шум, который остался в радиосигналах — не шум беспорядочных движений атомов, но следствие квантовых флуктуаций.

Способ охлаждения, взятый на вооружение учёными, основывается на так называемом спаривании фотонов под давлением — технологии, которая может использоваться для выявления ультраслабых магнитно-резонансных сигналов. Новая технология может помочь как в медицине, так и при поисках тёмной материи.

Фото: Delft University of Technology