Een detector van uiterst zwakke radiogolven die misschien ooit een rol in ‘kwantuminternet’ kan spelen

Deense onderzoekers hebben een apparaatje ontwikkeld, waarmee zeer zwakke radiogolven kunnen worden gedetecteerd. Dat soort systemen bestaan wel, maar die moeten dan op een paar graden boven het absolute nulpunt (zo’n -273 °C) worden gehouden. De Deense detector doet het bij kamertemperatuur. De detector zou gebruikt kunnen worden voor zeer veel toepassingen, variërend van mri en radioastronomie tot ‘kwantuminternet’.

Zeer zwakke radiogolven detecteren komt van pas bij niet-alledaagse toepassingen als satellietnavigatie, radiotelescopie, maar ook ‘aardsere’ toepassingen als kernspinresonantie (mri). Die apparaten zijn er al, maar die werken bij zeer lage temperaturen.  Eugene Polzik en collega’s van de universiteit van Kopenhagen, van de technische universiteit van Denemarken en van de universiteit van Maryland (VS) hebben een detector ontwikkeld die gewoon bij kamertemperatuur werkt. Die zou vergelijkbare resultaten opleveren als zijn cryogene collega’s, aldus Polzik.
In het hart van de detector zit een antenne die verbonden is met een condensator. Een van de twee condensatorplaten is een siliciumnitridemembraan bedekt met een alulaag. Grofweg werkt de detector zo: De radiogolven leiden tot ladingsfluctuaties in de condensator die worden omgezet in mechanische trillingen van het membraan, dat met een laserstraal wordt beschenen. Die trillingen leiden tot faseverschuivingen in het laserlicht, die met gewone optische technieken zijn te meten. “In feite hebben we zo een radiogolf omgezet in een optisch signaal”, zegt Polzik.
De volgende stappen zijn de detector verder te verkleinen (nu een halve mm), zodat die in een chip te integreren is en de gevoeligheid op te voeren. “We willen ook de gevoeligheid voor het frekwentiiebereik uitbreiden van het MHz-domein tot in het GHz-gebied, waar de meeste toepassingen zijn te vinden die er toe doen op het gebied van communicatie en sensoriek”, zegt  Polzik.
Als mogelijke toepassingen zijn op de eerste plaats die waar nu de ‘diepgekoelde’ detectoren worden gebruikt, zoals hoogoplossende mri-apparaten en radiotelescopen. Uiteindelijk zou ook de techniek ook iets kunnen betekenen in kwantumnetwerken. Een soort kwantuminternet, dus.

Bronnen: PhysicsWorld, phys.org