Способ не только обнаружить слабые радиоволны, но и преобразовать их в оптические сигналы, которые могут передаваться по волоконно-оптическому кабелю, нашли ученые Института Нильса Бора Копенгагенского университета. Это открытие позволяет существенно повысить чувствительность детекторов, используемых в магнитно-резонансной томографии и радиоастрономии, а также соединить будущие квантовые компьютеры в ультрапроизводительную вычислительную сеть.

Сегодня для приема радиосигналов используются антенны, а для усиления — электронные схемы. В результате входящая радиоволна сначала взаимодействует с антенной, а потом с усилителями на основе транзисторов. Все эти компоненты вносят помехи в сигнал, из-за чего слабые сигналы теряются, а более сильные искажаются. Современные технологии приема сверхслабых сигналов требуют мощного охлаждения, чтобы уменьшить количество тепловых колебаний и, соответственно, электрического шума. Но даже у громоздких дорогих криогенных систем остается порог чувствительности, ниже которого радиосигналы неразличимы.

Новое устройство преодолевает эти ограничения. Оно представляет собой мембрану из нитрида кремния толщиной менее 200 нм, покрытую алюминием и подвешенную над золотой пластиной. Когда антенна улавливает радиоволну, она создает колебательный электрический сигнал в цепи, который в свою очередь вызывает соответствующие колебания золотой и алюминиевой пластины. Микроскопические колебания мембраны улавливаются с помощью лазерного луча, поэтому точность приемника ограничена только квантовыми флуктуациями лазерного света. Тесты показывают, что шум от мембраны ничтожен: даже при комнатной температуре он в 100 раз ниже, чем у суперохлажденных электронных усилителей.

Новый тип приемника может найти применение в радиотелескопах, особенно космических, где криогенное охлаждение использовать затруднительно. И на Земле новое устройство также найдет массу применений. Например, в МРТ-сканировании сверхвысокого разрешения, а также в развивающихся областях квантовых вычислений и квантовой криптографии.

Правда, крошечная радиоантенна пока не готова к массовому производству, пишет CNews.ru, поскольку лабораторный образец надежно преобразует радиоволны в оптические сигналы лишь 0,8% времени работы. Однако разработчики уверены, что им удастся преодолеть это ограничение.