Гигантские атомы точнее ловят радиоволны ✦
Учёные создали квантовый датчик для измерения слабых электрических полей с небывалой точностью. Чтобы избежать потерь сигнала, они добавили «лишний» шум — и это парадоксально увеличило объём извлекаемой информации в 3,3 раза. Как будто чуть-чуть испортив, мы видим детали ярче. Где ещё можно применить такой приём?
Услышать шёпот в шумном кафе — такую же задачу решают приборы, ловящие радиоволны: слабый сигнал теряется в помехах. Учёные из Варшавы применили квантовую информацию, чтобы атомы сами навели порядок. Облачко рубидия охладили лазерами и превратили в ридберговские атомы (в честь Иоганнеса Ридберга) — гиганты, где электрон далеко от ядра. Если ядро — горошина, то электрон летает в сотне метров.
Два таких атома разных видов, оказавшись рядом, мешают друг другу так, что оба затихают — это квантовая декогеренция. Лазером создавали суперпозицию (смесь состояний), а микроволны её слегка поворачивали. При появлении двух сигналов атомы гасили их друг через друга, и до детектора доходили только одиночные — словно из кафе удалили всех крикливых посетителей.
Парадоксально, но детектор ловил лишь 2% света, а точность измерения микроволн выросла втрое. Идею предсказали Эрвин Шрёдингер и Джон фон Нейман, теперь подтвердили без квантовых компьютеров. Такие датчики улучшат спектроскопию и связь, а метод напоминает вышибал: тихий шёпот становится слышным, только когда уходят горланы.
🎯 Радиус возбуждённого ридберговского атома — около 0,13 микрометра. Если ядро — горошина, то электрон — на расстоянии футбольного поля.