Радио без электричества. Физики создали приёмник, работающий только на лазерном свете и атомах рубидия
Технология открывает путь к новому классу сенсоров — они смогут «слышать» сигналы там, где обычные устройства бессильны.
Физики Варшавского университета создали первый в мире полностью оптический радиоприёмник, работающий исключительно на лазерном излучении — без антенн, электрических цепей и источников питания. Разработка, выполненная на факультете физики и в Центре квантовых оптических технологий под руководством доктора Михала Парняка, открывает новое направление в квантовой сенсориκе и уже готовится к коммерческому применению при поддержке Европейского космического агентства.
Главное отличие устройства в том, что оно улавливает радиосигналы не с помощью металлических элементов, а посредством атомов рубидия, удерживаемых в стеклянной ячейке и облучаемых тремя сверхстабильными лазерами. Каждый из лучей возбуждает электроны до так называемых состояний Ридберга — высокоэнергетических орбит, на которых частицы находятся значительно дальше от ядра. Когда через ячейку проходит радиоволна, она слегка изменяет эти орбиты. Возвращаясь на более низкие уровни, электроны испускают слабое инфракрасное свечение, которое несёт ту же информацию, что и исходный радиосигнал.
Парняк сравнивает этот процесс с «искусственным северным сиянием» — областью, где свет взаимодействует с радиоволнами напрямую, без участия металла и электрических компонентов. Одной из самых сложных задач стала точная синхронизация лазеров и атомов для устранения шумов и дрейфа частоты. Исследователи использовали оптические резонаторы — вакуумные трубки с зеркальными стенками, стабилизирующие частоту света по принципу, схожему с тем, как органная труба удерживает чистый музыкальный тон. Такая стабилизация позволяет электронам колебаться с постоянной частотой и обеспечивает высокую точность при измерении амплитуды и фазы принимаемого сигнала.
В отличие от обычных антенн, новый приёмник не вносит помех в измеряемое поле. Он не содержит металлических деталей и работает исключительно на взаимодействии света и паров рубидия внутри герметичной камеры. В перспективе вся система может быть уменьшена до крошечного узла, интегрированного в оптоволоконную линию: лазерное излучение будет направляться по волокну в одном направлении, а инфракрасный отклик возвращаться обратно. Это позволит проводить измерения на расстоянии от источника радиоволн — скрытно и без физического вмешательства в среду.
Такая технология способна радикально изменить методы калибровки микроволновых полей и заложить основу для новых применений — от «невидимых» сенсоров до спутниковых квантовых приёмников. Варшавская группа уже несколько лет совершенствует методы регистрации микроволн на основе ридберговских состояний. Их система выделяется самокалибровкой, исключительной чувствительностью и возможностью миниатюризации, что привлекло внимание международных метрологических институтов, оборонных ведомств и космических организаций.
С начала 2025 года команда Парняка сотрудничает с Европейским космическим агентством, работая над внедрением технологии в спутниковые платформы для точных измерений электромагнитных полей. Проект реализуется в рамках польской программы SONATA17 и инициативы Quantum Optical Technologies при поддержке Европейского союза. Учёные отмечают, что с появлением таких систем радиосвязь, долгие десятилетия основанная на металле и электричестве, действительно вступает в новую эпоху — эпоху света.
