Naukowcy z Uniwersytetu Warszawskiego, pracujący w Centrum Optycznych Technologii Kwantowych (QOT) przy Centrum Nowych Technologii CeNT, dokonali przełomowego odkrycia w dziedzinie sensorów kwantowych. 16 marca 2024 roku ogłosili opracowanie nowego rodzaju kwantowej anteny radiowej, która może zrewolucjonizować komunikację, badania kosmiczne oraz systemy obronne.
Kluczowe Cechy Innowacyjnej Anteny Kwantowej
Nowo opracowany odbiornik kwantowy wyróżnia się unikalną konstrukcją. Zamiast tradycyjnej metalowej anteny, która przekształca energię fal radiowych na sygnał elektryczny, naukowcy wykorzystali specjalnie powiększone atomy, zwane atomami rydbergowskimi. Te atomy, stymulowane laserami, są w stanie wykrywać promieniowanie mikrofalowe, terahercowe i inne częstotliwości radiowe bez zakłóceń generowanych przez metalowe elementy. Naukowcy podkreślają, że jest to pierwszy odbiornik tego typu na świecie.
Dr hab. Michał Parniak z Centrum Optycznych Technologii Kwantowych wyjaśnia: „Ten odbiornik jest pierwszym tego rodzaju. Z jednej strony pozwala na odbiór różnorakich modulacji sygnału, jakie znamy ze zwykłego radia, takich jak FM czy AM. Z drugiej strony sam odbiornik, czyli komórka z atomami, jest „zasilany” wyłącznie laserami. Tylko one są wymagane, aby go obsługiwać i odczytywać z niego sygnał, podczas gdy cała elektronika obsługująca ten odbiornik, którą też konstruujemy w QOT, jest zamknięta w odległym urządzeniu typu rack, które może się nawet znajdować poza laboratorium”.
Zastosowania i Potencjał Technologiczny
Opracowana technologia posiada szeroki zakres potencjalnych zastosowań. Naukowcy wskazują na możliwość wykorzystania anteny kwantowej w warunkach ekstremalnych, gdzie tradycyjne anteny mogłyby ulec zniszczeniu z powodu wysokiej temperatury lub promieniowania elektromagnetycznego. Dodatkowo, urządzenie jest w stanie wykrywać szeroki zakres częstotliwości, eliminując potrzebę stosowania wielu różnych układów detekcji w konwencjonalnych urządzeniach.
Jednym z kluczowych obszarów zastosowań jest bezpieczeństwo i walka z zakłóceniami, w szczególności sygnału GPS. Naukowcy przewidują, że technologia ta może znacząco poprawić precyzję obserwacji temperatury Ziemi w przemyśle kosmicznym. Zwiększona precyzja pomiarów temperatury może przyczynić się do lepszych badań nad klimatem i dokładniejszych prognoz pogody. Naukowcy podkreślają, że technologia ta otwiera nowe możliwości w zakresie przetwarzania sygnałów z wykorzystaniem zasad mechaniki kwantowej.
Finansowanie i Cele Centrum QOT
Centrum Optycznych Technologii Kwantowych (QOT) realizuje swoje projekty dzięki środkom w wysokości 30 mln zł, pochodzącym z programu Fundusze Europejskie dla Nowoczesnej Gospodarki. Środki te zostały przyznane przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej w ramach działania Międzynarodowe Agendy Badawcze. Głównym celem centrum doskonałości jest rozwój optycznych technologii, które mogą zapewnić bezpieczną komunikację. Naukowcy w QOT koncentrują się na wykorzystaniu nietypowych stanów światła i precyzyjnej kontroli interakcji z otoczeniem w celu uzyskania większej ilości informacji z sygnałów.
Wpływ na Telekomunikację i Przyszłe Rozwój
Potencjał zastosowania sensorów kwantowych w telekomunikacji jest niezwykle obiecujący. Naukowcy przewidują, że technologia ta pozwoli na stworzenie bardziej bezpiecznych i wydajnych systemów komunikacji. Możliwość manipulacji sygnałami na poziomie kwantowym otwiera nowe perspektywy w zakresie przesyłania danych i ochrony informacji. Dalsze badania i rozwój w tej dziedzinie mogą doprowadzić do powstania rewolucyjnych technologii komunikacyjnych.
Opracowanie anteny kwantowej stanowi istotny krok naprzód w rozwoju technologii kwantowych w Polsce. Naukowcy z Uniwersytetu Warszawskiego udowadniają, że polska nauka jest w stanie konkurować z najlepszymi ośrodkami badawczymi na świecie. Sukces ten może przyczynić się do zwiększenia inwestycji w badania i rozwój w dziedzinie technologii kwantowych w Polsce.
Technologie optyczne wykorzystujące zasady mechaniki kwantowej do przetwarzania sygnałów otwierają nowe możliwości, w tym m.in. zastosowanie nietypowych stanów światła czy manipulację sygnałami poprzez precyzyjne kontrolowanie interakcji z otoczeniem. To z kolei przekłada się na uzyskanie większej ilości informacji z sygnałów, co może być przydatne także w innych dziedzinach, np. w telekomunikacji.
Naukowcy planują dalsze prace nad udoskonaleniem anteny kwantowej i rozszerzeniem jej zastosowań. W przyszłości możliwe jest stworzenie miniaturowych sensorów kwantowych, które będą mogły być wykorzystywane w urządzeniach mobilnych i innych aplikacjach. Naukowcy wierzą, że technologia kwantowa będzie odgrywać coraz większą rolę w naszym życiu.
Inwestycje w badania nad technologiami kwantowymi są kluczowe dla rozwoju gospodarki i zapewnienia bezpieczeństwa państwa. Naukowcy podkreślają, że Polska ma potencjał, aby stać się liderem w tej dziedzinie. Wsparcie dla nauki i innowacji jest niezbędne, aby Polska mogła wykorzystać pełny potencjał swoich naukowców.
Odkrycie to jest dowodem na to, że polska myśl naukowa jest na światowym poziomie. Naukowcy z Uniwersytetu Warszawskiego wnoszą znaczący wkład w rozwój technologii kwantowych, które mają potencjał, aby zrewolucjonizować wiele dziedzin naszego życia. Naukowcy z QOT kontynuują prace nad nowymi technologiami, które mogą przynieść korzyści dla społeczeństwa.
