Американские инженеры начали испытания сверхпроводящих квантовых датчиков, которые улавливают радиосигналы без громоздких антенн. Первые образцы проверяют в лаборатории в Южной Австралии. Разработчики надеются получить компактные приёмники для радиоразведки, связи и других задач, где крупные антенны занимают слишком много места.
Вместо металлической антенны система отслеживает, как радиоволна изменяет движение электронов в сверхпроводящем материале. Высокочувствительная схема фиксирует эти изменения и преобразует их в данные о принятом сигнале. Это позволит обнаруживать слабые сигналы и лучше разбирать сложную радиообстановку, где одновременно работают множество передатчиков.
Главное преимущество — размер. Классические антенны делают больше при низких частотах, так как волна получается длиннее. Квантовый датчик размером не зависит от частоты, поэтому одна компактная система потенциально может работать в диапазоне от килогерц до терагерц.
Но пока это теория. Исследователи только начали практические проверки и оценили отдельные параметры экспериментальных датчиков. Публичных сравнительных испытаний, которые показали бы реальную чувствительность, дальность и качество приёма во всём заявленном диапазоне, разработчики не представили.
В основе экспериментальных устройств лежит SQUID — сверхпроводящий квантовый интерференционный прибор, способный регистрировать крайне слабые изменения электромагнитных полей. Такие датчики давно используют в научных измерениях, теперь их адаптируют для анализа радиосигналов.
Материалы выращивают молекулярно-лучевой эпитаксией, нанося структуру слой за слоем. Готовые сверхпроводящие элементы охлаждают примерно до −269 °C, близко к абсолютному нулю. Только при такой температуре материал работает как нужно.
Глубокое охлаждение — главная проблема. Криогенная система может перечеркнуть все преимущества компактного датчика. Исследователи экспериментируют с новыми структурами материалов и пытаются поднять рабочую температуру SQUID. Чем меньше энергии потребуется для охлаждения, тем реальнее установить такие приёмники на самолёты, корабли и другую технику с жёсткими ограничениями по весу и энергопотреблению.
Работа рассчитана на три года. Команда проверит сами датчики, методы обработки сигнала и возможные применения. Серийные устройства пока не планируют, и разработчики не утверждают, что квантовые датчики готовы заменить обычные антенны. Первые испытания должны показать, сохранятся ли лабораторные преимущества в реальной радиообстановке.
