Polscy naukowcy tworzą antenę kwantową nowej generacji

QOT działa w ramach programu Międzynarodowych Agend Badawczych i korzysta z 30 mln PLN finansowania z Funduszy Europejskich dla Nowoczesnej Gospodarki. Ośrodek konsekwentnie buduje pozycję jednego z kluczowych centrów badań nad optycznymi technologiami kwantowymi w Europie. Celem jest rozwijanie rozwiązań umożliwiających bezpieczną komunikację oraz tworzenie nowych metod detekcji opartych na świetle.

Naukowcy z Centrum Optycznych Technologii Kwantowych i Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego opracowali prototyp anteny kwantowej, która działa bez klasycznych metalowych elementów odbiorczych. Zespół zastąpił je atomami rydbergowskimi — powiększonymi za pomocą laserów tak, aby mogły reagować na mikrofale, sygnały terahercowe i inne częstotliwości radiowe.

– Ten odbiornik jest pierwszym tego rodzaju. Z jednej strony pozwala na odbiór różnorakich modulacji sygnału, jakie znamy ze zwykłego radia, takich jak FM czy AM. Z drugiej strony sam odbiornik, czyli komórka z atomami, jest „zasilany” wyłącznie laserami. Tylko one są wymagane, aby go obsługiwać i odczytywać z niego sygnał, podczas gdy cała elektronika obsługująca ten odbiornik, którą też konstruujemy w QOT, jest zamknięta w odległym urządzeniu typu rack, które może się nawet znajdować poza laboratorium – wyjaśnia dr hab. Michał Parniak, jeden z liderów projektu.

Zastosowanie atomów rydbergowskich jako elementu odbiorczego otwiera drogę do pracy w środowiskach, w których tradycyjna antena szybko ulega uszkodzeniu. Optyczny odbiornik może działać tam, gdzie wysoka temperatura, promieniowanie kosmiczne czy silne pola elektromagnetyczne niszczą klasyczną infrastrukturę. Jednocześnie potrafi wykrywać bardzo szeroki zakres częstotliwości bez konieczności montowania wielu odrębnych modułów detekcyjnych.

Możliwe zastosowania nowej anteny kwantowej są szerokie i obejmują kluczowe sektory gospodarki. Systemy bezpieczeństwa mogą wykorzystywać takie sensory do wykrywania zakłóceń sygnału GPS i poprawy odporności infrastruktury krytycznej. W branży kosmicznym antena może zwiększyć dokładność pomiarów temperatury Ziemi, co ma znaczenie w modelowaniu klimatu i precyzyjnych prognozach pogody.

– Ma to zastosowanie w bezpieczeństwie i walce z zakłóceniami, na przykład sygnału GPS. W przemyśle kosmicznym taki sensor pozwoli z większą precyzją obserwować temperaturę Ziemi. Zwiększenie tej precyzji może bardzo pomóc w badaniach nad klimatem, również w prognozowaniu pogody – wyjaśnia naukowiec.

Technologie optyczne, które korzystają z zasad mechaniki kwantowej, pozwalają kontrolować interakcje sygnałów z otoczeniem z precyzją nieosiągalną dla klasycznych układów. Dzięki temu możliwe jest wydobycie znacznie większej ilości informacji z tego samego sygnału. To szczególnie atrakcyjne dla telekomunikacji, w tym projektowania gęstej sieci urządzeń internetu rzeczy.

– Zastosowania sensorów kwantowych w telekomunikacji są niezwykle fascynujące. Pozwolą nam one na ulepszenie sieci typu internet rzeczy, czyli komunikację z drobnymi urządzeniami, jak na przykład liczniki energii, zwiększenie wydajności i czułości czujników – dodaje dr hab. Parniak.

Naukowcy zwracają uwagę, że nowe anteny są łatwe w kalibracji i dają się miniaturyzować, co otwiera drogę do ich praktycznego wdrożenia. Mogą stać się fundamentem rozwiązań z zakresu obronności, cyberbezpieczeństwa czy monitoringu środowiska.

W QOT trwają prace nad prototypami, które mają być gotowe do 2029 roku. Ich opracowanie ma stworzyć podstawę do seryjnej produkcji i integracji z systemami działającymi na Ziemi i w przestrzeni kosmicznej.

– Mamy nadzieję, że do końca 2029 roku powstaną prototypy, które będą pewnymi wzorcami do bardziej seryjnej produkcji. Urządzenia, które proponujemy, może niekoniecznie znajdą się w każdym telefonie, ale mogą się znaleźć bardzo ważne zastosowania na przykład w obronności, przemyśle kosmicznym, instytutach meteorologicznych – podsumowuje naukowiec.

Źródło: Newseria

Zapraszamy na TEK.day Wrocław, 19 marca 2026. Zapisz się tutaj!