Исследователи Массачусетского технологического института создали компактное электронное устройство для получения пар сильно коррелированных радиочастотных волн при комнатной температуре. Разработка может применяться в защищенной связи, высокоточном радиолокационном обнаружении и системах измерений. Ранее подобные сигналы удавалось получать главным образом в лабораториях с использованием громоздкого и дорогостоящего охлаждающего оборудования.
В основе устройства лежит магнитная пленка, размещенная в металлическом резонаторе, который удерживает микроволновую энергию. Такая система разделяет входящий микроволновый сигнал на 2 связанных выходных сигнала с разными частотами. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Electronics.
Для работы установки используются магноны — кванты магнитной энергии. Обычно при подаче микроволновых фотонов в магнитную систему возникают 2 коррелированных магнона одинаковой частоты, которые невозможно разделить для передачи и приема данных. Ученые объединили магнитную пленку с микроволновым резонатором и подобрали режим подачи энергии, позволивший получить гибридные магнон-фотонные волны с различными частотами.
Полученные сигналы сохраняют сильную взаимную связь, хотя каждый из них по отдельности выглядит случайным. Это позволяет кодировать данные в одном сигнале и восстановить их только при наличии второго, связанного с ним сигнала. В ходе эксперимента специалисты закодировали небольшое изображение в частоте одного микроволнового сигнала, а затем успешно извлекли его с помощью парного сигнала.
По оценке авторов, технология может использоваться для связи, устойчивой к помехам, поскольку приемник способен восстановить сообщение среди случайных данных, мешающих передаче. Коррелированные микроволновые сигналы также важны для квантовых симуляторов, моделирующих сложные процессы, недоступные обычным компьютерам. Получение таких сигналов без криогенного охлаждения может снизить стоимость подобных систем и упростить их масштабирование.
В дальнейшем исследователи намерены создать масштабируемую архитектуру платформы и изучить другие варианты ее применения. Разработка может приблизить практическое использование технологий защищенной связи, квантового радиолокационного обнаружения и высокоточных измерений. Работу частично поддержали Национальный научный фонд США и Министерство энергетики США.
