ग्लास सेल जो रडार के क्वांटम घटक के रूप में कार्य करता है, कमरे के तापमान पर रखे गए सीज़ियम परमाणुओं से भरा होता है। शोधकर्ता प्रत्येक व्यक्तिगत सीज़ियम परमाणु को प्राप्त करने के लिए लेज़रों का उपयोग करते हैं, जो कि एक जीवाणु के आकार के लिए लगभग 10,000 गुना बड़ा है। इस फूला हुआ स्थिति में परमाणुओं को रिडबर्ग परमाणु कहा जाता है।
जब आने वाली रेडियो तरंगों ने राइडबर्ग परमाणुओं को मारा, तो वे अपने नाभिक के आसपास इलेक्ट्रॉनों के वितरण को परेशान करते हैं। शोधकर्ता परमाणुओं पर चमकाने वाले लेज़रों को चमकाने से गड़बड़ी का पता लगा सकते हैं, जिससे वे प्रकाश का उत्सर्जन करते हैं; जब परमाणु एक रेडियो तरंग के साथ बातचीत कर रहे हैं, तो उनके उत्सर्जित प्रकाश का रंग बदल जाता है। इस प्रकाश के रंग की निगरानी इस प्रकार एक रेडियो रिसीवर के रूप में परमाणुओं का उपयोग करना संभव बनाता है। पोलैंड में वारसॉ विश्वविद्यालय के भौतिक विज्ञानी माइकेल पर्नियाक कहते हैं, राइडबर्ग परमाणु भौतिक सेटअप को बदलने की आवश्यकता के बिना रेडियो आवृत्तियों की एक विस्तृत श्रृंखला के प्रति संवेदनशील हैं, जो काम में शामिल नहीं थे। इसका मतलब यह है कि एक एकल कॉम्पैक्ट रडार डिवाइस संभावित रूप से विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक कई आवृत्ति बैंड पर काम कर सकता है।
सिमंस की टीम ने फर्श पर फोम स्पाइक्स, छत, और स्टैक्टाइट्स और स्टैलेग्माइट्स जैसी दीवारों के साथ विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए कमरे में रखकर रडार का परीक्षण किया। स्पाइक्स अवशोषित करने के बजाय अवशोषित करते हैं, लगभग सभी रेडियो तरंगें जो उन्हें मारती हैं। यह एक बड़े खुले स्थान के प्रभाव का अनुकरण करता है, जिससे समूह को दीवारों से अवांछित प्रतिबिंबों के बिना रडार की इमेजिंग क्षमता का परीक्षण करने की अनुमति मिलती है।
मैट सिमंस, एनआईएसटी
शोधकर्ताओं ने अपने रिडबर्ग एटम रिसीवर के साथ, कमरे में एक रेडियो वेव ट्रांसमीटर रखा, जिसे कमरे के बाहर एक ऑप्टिकल टेबल पर झुका दिया गया था। उन्होंने एक तांबे की प्लेट में रेडियो तरंगों को एक शीट की शीट के आकार, कुछ पाइपों और कमरे में एक स्टील की छड़ के आकार के बारे में लक्षित किया, प्रत्येक को पांच मीटर की दूरी पर रखा गया। रडार ने उन्हें 4.7 सेंटीमीटर के भीतर वस्तुओं का पता लगाने की अनुमति दी। टीम ने जून के अंत में Arxiv Preprint सर्वर पर शोध पर एक पेपर पोस्ट किया।
काम क्वांटम रडार को एक वाणिज्यिक उत्पाद के करीब ले जाता है। “यह वास्तव में तत्वों को एक अच्छे तरीके से एक साथ रखने के बारे में है,” पर्नियाक कहते हैं। जबकि अन्य शोधकर्ताओं ने पहले यह प्रदर्शित किया है कि कैसे Rydberg परमाणु रेडियो वेव डिटेक्टरों के रूप में काम कर सकते हैं, वे कहते हैं, इस समूह ने रिसीवर को बाकी डिवाइस के साथ पहले की तुलना में अधिक चिकनाई से एकीकृत किया है।
अन्य शोधकर्ताओं ने अन्य रडार अनुप्रयोगों के लिए रिडबर्ग परमाणुओं के उपयोग का पता लगाया है। उदाहरण के लिए, Parnak की टीम ने हाल ही में कार रडार में उपयोग किए जाने वाले चिप्स का निवारण करने के लिए रेडियो आवृत्तियों को मापने के लिए एक Rydberg एटम सेंसर विकसित किया। शोधकर्ता यह भी खोज रहे हैं कि क्या रिडबर्ग-एटम रिसीवर का उपयोग करते हुए रडार का उपयोग मिट्टी की नमी को मापने के लिए किया जा सकता है।
यह डिवाइस एक क्वांटम सेंसर का सिर्फ एक उदाहरण है, एक प्रकार की तकनीक जो क्वांटम घटकों को पारंपरिक उपकरणों में शामिल करती है। उदाहरण के लिए, अमेरिकी सरकार ने गायरोस्कोप विकसित किए हैं जो सेंसिंग रोटेशन के लिए परमाणुओं के तरंग गुणों का उपयोग करते हैं, जो नेविगेशन के लिए उपयोगी है। शोधकर्ताओं ने भी हीरे में अशुद्धियों का उपयोग करके क्वांटम सेंसर बनाए हैं, उदाहरण के लिए, बायोमेडिकल अनुप्रयोगों को मापने के लिए।
