科学家用原子感应能力录制歌曲

这张用原子接收器录制的女王乐队“压力下”的立体声录音显示，两个原子同时探测到一首歌曲的人声和乐器部分。资料来源:NIST

这听起来像老式的黑胶唱片，但克里斯·霍洛韦音乐中独特的爆裂声来自原子。科罗拉多州博尔德市国家标准与技术研究所的研究小组花了六年时间寻找一种直接利用原子测量电场的方法，那么谁会责怪他们利用新技术来找乐子呢？

讨论中的原子(里德堡原子)是被激光激发到高能态的原子，它以可测量的方式对无线电波(电场)作出反应。在弄清楚如何用里德堡原子测量电场强度后，霍洛韦说用同样的原子录制和回放音乐相对简单。

“基于原子的天线可以为我们提供一种更好的方法，在有噪声，甚至是深空通信中传输的微弱信号的情况下接收音频数据。”霍洛威说。他在美国物理学联合会出版集团的子公司美国物理学会进展中描述了原子接收器。

他们把音乐编码成无线电波，就像手机通话被编码成无线电波进行传输一样。原子对这些无线电波作出反应，进而影响里德堡原子辐射的激光束。这些变化被光电探测器捕捉到。后者向扬声器或计算机输入电信号——看！原子收音机诞生了。

研究小组使用他们的量子系统来接收立体声——两个原子以两种不同的激光频率记录声乐和器乐的立体声。他们选择皇后乐队的单曲《压力下》来测试这个系统是否能应付佛莱迪·摩克瑞的大范围。

“切割立体声的原因之一是确认接收器可以同时接收两个频道。这对于传统的接收者来说是困难的。”霍洛韦解释说，尽管原子通信仍处于早期阶段，但使用这种方法提高通信安全性的潜力很大。

目前，霍洛韦的团队正专注于原子无线电。他们试图确定里德堡原子能探测到的信号有多弱，以及数据传输的速度有多快。(慢慢地)

相关论文信息:https://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/1.5099036.

《中国科学日报》(2019-07-08第二版国际版)