به گزارش خبرگزاری ایمنا و به نقل از ساینس دیلی، تابش تراهرتز سالها بهعنوان «شکاف تراهرتز» شناخته میشد؛ محدودهای که فرکانسهای آن برای الکترونیک بسیار سریع و برای ابزارهای نوری بیش از حد کند هستند، با وجود کاربردهای بالقوه گسترده (از اسکن ایمن بستهها بدون اشعه ایکس گرفته تا ارتباطات فوقسریع 6G و شناسایی مولکولهای زیستی) نبود ابزارهای اندازهگیری دقیق، پیشرفت عملی در این حوزه را محدود کرده بود.
پژوهش تازهای از دانشکده فیزیک و مرکز فناوریهای کوانتومی نوری دانشگاه ورشو، این مانع را کنار زده است. دانشمندان در این پروژه توانستند برای نخستینبار «یک دندانه منفرد» از شانه فرکانسی تراهرتز را اندازهگیری و کالیبره کنند؛ کاری که پیشتر بهدلیل محدودیتهای فناوری غیرممکن تلقی میشد.
شانههای فرکانسی، که در سال ۲۰۰۵ جایزه نوبل فیزیک را به خود اختصاص دادند، بهمثابه خطکشهایی فوقدقیق در دنیای امواج هستند، هر «دندانه» این شانه، فرکانسی بهطور کامل مشخص دارد و امکان اندازهگیری و کالیبراسیون بینهایت دقیق را فراهم میکند، با این حال در بازه تراهرتز تاکنون تنها فاصله بین دندانهها قابل اندازهگیری بود و شدت هر دندانه بهطور مستقل قابل تشخیص نبود.
کلید حل این معما، استفاده از اتمهای روبیدیوم در حالت «ریدبرگ» بود، در این حالت الکترون اتم به مدار بسیار بالایی برانگیخته میشود و اتم به آنتنی کوانتومی با حساسیت فوقالعاده نسبت به میدانهای الکتریکی تبدیل میگردد. این آنتن اتمی میتواند بهصورت انتخابی روی یک فرکانس خاص (حتی در محدوده تراهرتز) تنظیم شود.
برای افزایش حساسیت، پژوهشگران از یک روش ترکیبی نوآورانه استفاده کردند؛ تبدیل سیگنال ضعیف تراهرتز به نور. با این کار، سیگنالها به فوتونهای نوری تبدیل و سپس با آشکارسازهای تکفوتونی بسیار حساس ثبت شدند، این رویکرد ترکیبی، هم دقت کالیبراسیون اتمی (مبتنی بر ثابتهای بنیادی طبیعت) را حفظ کرد و هم امکان آشکارسازی سیگنالهای بسیار ضعیف را فراهم آورد.
اهمیت این دستاورد فراتر از یک آزمایش موفق است. این فناوری در دمای اتاق کار میکند و برخلاف بسیاری از سامانههای کوانتومی، نیازی به سرمایش پیچیده ندارد. در نتیجه، راه را برای استانداردهای اندازهگیری جدید و کاربردهای صنعتی و ارتباطی آینده در بازه تراهرتز هموار میکند؛ بازهای که میتواند ستون فقرات فناوریهای نسل بعد باشد.
نظر شما