ساخت رادار کوانتومی برای شناسایی اجسام مدفون توسط فیزیکدانان

یک رادار کوانتومی برای شناسایی اجسام مدفون توسط فیزیکدانان ساخته شد
پژوهشگران نوع جدیدی از رادار کوانتومی ساخته‌اند که با استفاده از ابر اتم‌ها می‌تواند اجسام مدفون را با دقت بالا شناسایی و موقعیت‌یابی کند.
به گزارش slashdot، گروهی از فیزیکدانان موفق به ساخت نوعی رادار جدید شده‌اند که می‌تواند توانایی تصویر‌برداری از زیر زمین را بهبود دهد. این فناوری با استفاده از ابری از اتم‌ها در یک سلول شیشه‌ای بازتاب امواج رادیویی را شناسایی می‌کند.
این رادار نوعی حسگر کوانتومی است؛ فناوری نوظهوری که از ویژگی‌های مکانیک کوانتومی برای اندازه‌گیری استفاده می‌کند. هرچند این نمونه هنوز در مرحله آزمایشی است،
هدف آن استفاده در شناسایی اجسام مدفون در کاربردهایی مانند ساخت زیرساخت‌های زیرزمینی، حفاری چاه‌های گاز طبیعی و کاوش‌های باستان‌شناسی است.
بخش کوانتومی این رادار شامل یک سلول شیشه‌ای پر از اتم‌های سزیم در دمای اتاق است. پژوهشگران با استفاده از لیزر، هر اتم سزیم را تا حدود ۱۰ هزار برابر اندازه معمول آن متورم می‌کنند، به گونه‌ای که تقریباً به اندازه یک باکتری می‌رسد. این حالت را اتم‌های رایبدبرگ می‌نامند.
وقتی امواج رادیویی به این اتم‌ها برخورد می‌کنند، آرایش الکترون‌ها در اطراف هسته آن‌ها تغییر می‌کند. پژوهشگران با تاباندن لیزر به این اتم‌ها و مشاهده نور ساطع‌شده می‌توانند این تغییر را تشخیص دهند.
هنگامی که اتم‌ها با موج رادیویی تعامل دارند، رنگ نور خروجی تغییر می‌کند. با پایش این تغییر رنگ، اتم‌ها به نوعی گیرنده امواج رادیویی تبدیل می‌شوند.
اتم‌های رایبدبرگ قادرند طیف گسترده‌ای از فرکانس‌های رادیویی را بدون نیاز به تغییرات فیزیکی در دستگاه دریافت کنند. این ویژگی باعث می‌شود یک رادار کوچک بتواند در چندین باند فرکانسی مختلف و برای کاربردهای گوناگون عمل کند.
متیو سایمونس، فیزیکدان مؤسسه ملی استاندارد و فناوری آمریکا و عضو تیم پژوهش، این رادار را در اتاقی ویژه با دیواره‌ها، سقف و کف پوشیده از قطعات فوم نوک‌تیز آزمایش کرد که تقریباً تمام امواج رادیویی برخوردکننده را جذب می‌کنند.
این محیط شرایط یک فضای باز بزرگ را شبیه‌سازی می‌کند و امکان تست توانایی تصویربرداری رادار بدون بازتاب‌های مزاحم از دیوارها را فراهم می‌سازد.
در این آزمایش، یک فرستنده امواج رادیویی و گیرنده اتم‌های رایبدبرگ در اتاق قرار داده شد. امواج به یک صفحه مسی به اندازه یک برگ کاغذ، تعدادی لوله و یک میله فولادی که در فاصله‌ای تا پنج متر قرار داشتند، تابانده شد.

این رادار توانست محل این اجسام را با دقت ۴.۷ سانتی‌متر مشخص کند. تیم پژوهشی نتایج این مطالعه را اواخر ژوئن در پایگاه پیش‌انتشار arXiv منتشر کرد.