Στο δρόμο για το κβαντικό διαδίκτυο…

Νέο μέθοδος μετατρέπει τα ασθενέστερα ραδιοκύματα σε οπτικά σήματα.
Δανοί και αμερικανοί φυσικοί κατασκεύασαν μια υπερ-ευαίσθητη συσκευή που μπορεί να ανιχνεύει πολύ ασθενή ραδιοσήματα και να τα μετατρέπει απευθείας σε οπτικά σήματα (φως λέιζερ), τα οποία είναι δυνατό να μεταδοθούν μέσω οπτικών ινών.

Η ανακάλυψη θεωρείται σημαντική, επειδή μπορεί να έχει πλήθος πρακτικών εφαρμογών στις τηλεπικοινωνίες, στη βελτίωση των ιατρικών τεχνικών μαγνητικής απεικόνισης, στα ραδιο-τηλεσκόπια, στους δορυφόρους, στη διασύνδεση των μελλοντικών κβαντικών υπολογιστών σε δίκτυο (δηλαδή σε ένα «κβαντικό διαδίκτυο»), στην κβαντική κρυπτογράφηση κ.α.

Η ανίχνευση πολύ ασθενών ραδιοσημάτων βρίσκεται στην καρδιά πολλών σύγχρονων τεχνολογιών, από τη δορυφορική πλοήγηση και τις τηλεπικοινωνίες μεγάλων αποστάσεων έως τη ραδιο-αστρονομία και την ιατρική διαγνωστική απεικόνιση. Οι δέκτες ραδιοκυμάτων χρησιμοποιούν κεραίες για να συλλέξουν τη σχετική ακτινοβολία. Τα κύματα δημιουργούν στη συνέχεια ένα ηλεκτρικό σήμα, που μεταδίδεται μέσω σύρματος.

Όταν τα ραδιοσήματα είναι ασθενή, πρέπει προηγουμένως να ενισχυθούν μέσω ενισχυτών όπως τα τρανζίστορ, τα οποία όμως δημιουργούν θερμικό «θόρυβο», που «πνίγει» το ραδιοσήμα. Όσο μεγαλύτερος είναι ο «θόρυβος», τόσο μικρότερη είναι η ευαισθησία του δέκτη, πράγμα που οδηγεί στην ανάγκη μεγάλης ψύξης των ηλεκτρικών ενισχυτών (έως τους -265 βαθμούς Κελσίου) για να μειωθούν οι θερμικές δονήσεις που προκαλούν το «θόρυβο».

Η καινοτομία της νέας μεθόδους, που εντάσσεται στο πεδίο της οπτομηχανικής, είναι ότι η νέα συσκευή ανίχνευσης ασθενών ραδιοσημάτων τα μετατρέπει απευθείας σε οπτικά σήματα σε συνθήκες θερμοκρασίας δωματίου, χωρίς να χρειάζεται να μεσολαβήσει η ενίσχυσή τους από κάποιον ενισχυτή. Η ακρίβεια του μεταδιδόμενου σήματος περιορίζεται μόνο από τις κβαντικές διακυμάνσεις του φωτός λέιζερ, αλλά ο παραγόμενος κβαντικός «θόρυβος» είναι μηδαμινός.

Όμως, προς το παρόν, το σύστημα έχει χαμηλή αποδοτικότητα, καθώς μετατρέπει με επιτυχία σε φως ένα μικρό μόνο ποσοστό των ραδιοσημάτων, γι’ αυτό πρέπει να βελτιωθεί, προτού βρει πρακτικές εφαρμογές. Επίσης, οι ερευνητές σχεδιάζουν τη σμίκρυνσή της συσκευής, ώστε να χωρά σε ένα «τσιπάκι», καθώς και την περαιτέρω βελτίωση της ευαισθησίας της από την τάξη των megahertz σε εκείνη των gigahertz.

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον καθηγητή Γιουτζίν Πόλτσικ του Ινστιτούτου Νιλς Μπορ του Πανεπιστημίου της Κοπεγχάγης, έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό Nature.

Πηγή: http://www.newsbeast.gr