Квантовая радиосвязь позволит общаться из-под земли

Цифровые карты и системы GPS-наблюдения создали для людей условия, в которых заблудиться на местности практически не возможно. Сейчас ученые работают над созданием «квантовой радиосвязи», которая позволит отслеживать недоступные системам GPS области, например, под землей и водой.

Учёные из Национального института стандартов и технологий США, экспериментируя с очень низкими (мириаметровыми) магнитными сигналами, обнаружили что последние могут проникать сквозь почву, стены зданий и воду.

Несмотря на то, что электромагнитные поля очень низкой частоты уже используются при осуществлении коммуникации с подводными лодками, они позволяют передавать только текстовые сообщения в одну сторону. Но даже для этого, субмаринам необходимо подняться на перископную глубину, уменьшить скорость и установить антенные кабели для связи.

«Основными проблемами, связанными с коммуникациями на очень низкой частоте, включая магнитную радиосвязь, являются плохая чувствительность ресивера и крайне ограниченная пропускная способность существующих передатчиков и приёмников», — говорит Дэйв Хау, ведущий научных сотрудник проекта.

«Наибольшая чувствительность магнитного поля достигается в результате использования квантовых сенсоров. Это приводит к увеличению диапазона связи. Квантовый подход также даёт возможность получить высокую пропускную способность, как в случае с мобильной связью. Именно она обеспечит голосовую связь под водой и в других ныне недоступных местах».

Используя атомные магнитометры, работа которых основана на атомах рубидия, исследователи продемонстрировали, каким образом можно принимать магнитные сигналы, закодированные цифрами (обычно нулями и единицами).

«Атомы реагируют невероятно быстро, а также имеют очень высокую чувствительность, — говорит Хау. — Классический вариант связи подразумевает компромисс между пропускной способностью и чувствительностью. Благодаря квантовым сенсорам, у нас есть и то, и другое».

Квантовый метод также может применяться для определения более слабых сигналов или же увеличить их диапазон. Сенсоры особых магнитометров успешно фиксировали даже слабые сигналы цифровой модуляции равные 1 пикотесла (одна миллионная напряженности магнитного поля Земли).

Более того, эти крайне слабые сигналы были обнаружены на экстремально низких частотах, ниже 1 кГц. Для сравнения, правительственная и военная мириаметровая радиосвязь работает в диапазоне от 3 до 30 кГц.

Таким образом, проведенное исследование может иметь прикладное военное назначение. Например, в будущем военнослужащие станут общаться в ситуациях и местах, где радиочастоты и технологии GPS бессильны.