A célula de vidro que serve como o componente quântico do radar está cheia de átomos de césio mantidos à temperatura ambiente. Os pesquisadores usam lasers para levar cada átomo de césio individual para quase o tamanho de uma bactéria, cerca de 10.000 vezes maior que o tamanho usual. Os átomos nessa condição inchada são chamados átomos de Rydberg.
Quando as ondas de rádio que chegam atingem os átomos de Rydberg, elas perturbam a distribuição de elétrons em torno de seus núcleos. Os pesquisadores podem detectar o distúrbio brilhando lasers nos átomos, fazendo com que eles emitem luz; Quando os átomos estão interagindo com uma onda de rádio, a cor de sua luz emitida muda. O monitoramento da cor dessa luz possibilita o uso dos átomos como receptor de rádio. Os átomos de Rydberg são sensíveis a uma ampla gama de frequências de rádio sem precisar alterar a configuração física, diz Michał Parniak, físico da Universidade de Varsóvia na Polônia, que não estava envolvido no trabalho. Isso significa que um único dispositivo de radar compacto pode funcionar nas múltiplas bandas de frequência necessárias para diferentes aplicações.
A equipe de Simons testou o radar, colocando -o em uma sala especialmente projetada com espinhos de espuma no chão, teto e paredes como estalactites e estalagmites. Os picos absorvem, em vez de refletir, quase todas as ondas de rádio que os atingiram. Isso simula o efeito de um grande espaço aberto, permitindo que o grupo teste a capacidade de imagem do radar sem reflexões indesejadas nas paredes.
Matt Simons, Nist
Os pesquisadores colocaram um transmissor de ondas de rádio na sala, junto com seu receptor de Atom Rydberg, que foi conectado a uma mesa óptica fora da sala. Eles apontaram ondas de rádio para uma placa de cobre do tamanho de uma folha de papel, alguns tubos e uma haste de aço na sala, cada um colocado a cinco metros de distância. O radar lhes permitiu localizar os objetos em 4,7 centímetros. A equipe postou um artigo sobre a pesquisa no servidor de pré -impressão do ARXIV no final de junho.
O trabalho move o radar quântico de um produto comercial. “É realmente sobre montar elementos de uma maneira agradável”, diz Parniak. Enquanto outros pesquisadores demonstraram anteriormente como os átomos de Rydberg podem funcionar como detectores de ondas de rádio, ele diz, esse grupo integrou o receptor ao restante do dispositivo com mais atenção do que antes.
Outros pesquisadores exploraram o uso de átomos de Rydberg para outras aplicações de radar. Por exemplo, a equipe de Parniak desenvolveu recentemente um sensor de atômito de Rydberg para medir as frequências de rádio para solucionar chips usados no radar do carro. Os pesquisadores também estão explorando se o radar usando receptores de átomos de Rydberg pode ser usado para medir a umidade do solo.
Este dispositivo é apenas um exemplo de sensor quântico, um tipo de tecnologia que incorpora componentes quânticos nas ferramentas convencionais. Por exemplo, o governo dos EUA desenvolveu giroscópios que usam as propriedades das ondas dos átomos para detectar a rotação, o que é útil para a navegação. Os pesquisadores também criaram sensores quânticos usando impurezas no diamante para medir os campos magnéticos, por exemplo, aplicações biomédicas.
