Un receptor de radio convencional compara la onda entrante con una de referencia para extraer la información. Los átomos de rubidio pueden hacerlo de otra manera: ellos mismos actúan como antena y detector a la vez. Pero hasta ahora necesitaban una señal de radio adicional que estableciera el punto de referencia.
El nuevo esquema prescinde de ella. A una celda de vidrio con vapor de rubidio se le aplica un campo eléctrico constante. Este campo mezcla ligeramente dos niveles de energía cercanos del átomo y abre un camino por el que la luz del láser solo puede pasar con la participación de la onda de radio. Se forma un bucle cerrado: la onda de radio, la luz de bombeo y la luz sonda comienzan a funcionar como un mecanismo único.
El resultado principal es una regla precisa: si la onda de radio tiene fase Φ, entonces la n-ésima armónica en la luz sonda lleva el factor e^(inΦ). Esto permite medir directamente la fase y la amplitud de la señal, simplemente demodulando la armónica deseada. Para la amplitud, hay que invertir una función de respuesta sencilla que, con una elección adecuada del campo, es siempre unívoca.
Cuando el campo en la celda no es homogéneo, el panorama se complica: distintos átomos sienten distintos desplazamientos de niveles, y la señal total se "emborrona". Los autores mostraron cómo el promedio espacial reduce la precisión de la fase y cambia la pendiente de la curva de amplitud. Los ejemplos numéricos confirman la teoría y ayudan a elegir el ángulo de mezcla en el que las pérdidas de fase y amplitud están equilibradas.
Este receptor no requiere un voluminoso generador de referencia y funciona en la propia transición atómica, lo que promete alta precisión y miniaturización. En el futuro, podría dar lugar a sensores compactos para comunicaciones, navegación y radioastronomía.
Los átomos de rubidio en este esquema responden a la onda de radio en fracciones de nanosegundo, más rápido que muchos circuitos electrónicos.