Микромазер из микроволновой схемы экспресс
Обычный лазер — это усилитель света, в котором атомы, получив энергию, дружно испускают волны одной частоты. Мазер делает то же самое, но для микроволн — невидимого излучения, которое греет еду в микроволновке и передаёт сигналы в телефонах. В новой работе физики собрали мазер не из газа или кристалла, а из сверхпроводящей электрической схемы, где вместо настоящего атома работает искусственный элемент с несколькими уровнями энергии.
Такой прибор называют микромазером, потому что он крошечный и работает с отдельными порциями микроволнового излучения. Авторы настроили схему так, чтобы искусственный атом сначала накачивался энергией от внешнего микроволнового тона, а затем отдавал её волне, усиливая её. Это похоже на качели: если толкать их в такт, они раскачиваются всё сильнее.
Главная ценность эксперимента — в гибкости платформы. Сверхпроводящие схемы позволяют точно задавать, сколько уровней энергии у искусственного атома, как он связан с полем и как быстро теряет энергию. Поэтому можно воспроизводить разные режимы мазерной физики и изучать их в контролируемых условиях. Возможно, это поможет лучше понять, как ведут себя квантовые усилители и как строить более чувствительные детекторы микроволн.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2604.05105
We demonstrate a circuit QED analog of an atomic micromaser that utilizes an artificial, multi level atom, pumped into a population-inverted state by a microwave tone, as the gain medium. Our demonstration is enabled by the flexibility of the circuit QED platform, which allowed us to precisely engineer the level-structure, coupling, and dissipation of the micromaser components. Our device shows rich physics and perhaps points to ways to use the recent developments in the domain of microwave quantum circuits to probe the domain of maser physics.
Первый мазер использовал пучок молекул аммиака и был настолько точным, что его называли «атомными часами» — он помог проверить теорию относительности Эйнштейна.