C.L. Holloway i sin atominspelningsstudio. Stereoinspelningen av Queens "Under Pressure" med en atombaserad mottagare visar den samtidiga upptäckten av den sång- och instrumentala delen av en låt av två atomarter. Detta illustrerar att atommottagaren kan ta emot flervägskommunikationssignaler samtidigt. Kredit:J. Burrus på NIST
Det låter som en gammaldags vinylskiva, men det distinkta spraket i musiken som strömmas in i Chris Holloways laboratorium är atomärt ursprung. Gruppen vid National Institute for Standards and Technology, Flyttblock, Colorado, tillbringade sex år med att hitta ett sätt att direkt mäta elektriska fält med hjälp av atomer, så vem kan klandra dem för att de då hade lite kul med sin nya teknik?
"Min vision är att klippa en CD i labbet – vår studio – någon gång och få den första CD:n inspelad med Rydberg-atomer, " sa Holloway. Även om han inte förväntar sig att atominspelningens lägre ljudkvalitet ska ersätta digitala musikinspelningar, teamet av forskare överväger hur detta "underhållande" exempel på atomär avkänning skulle kunna tillämpas i framtidens kommunikationsenheter.
"Atom-baserade antenner kan ge oss ett bättre sätt att fånga upp ljuddata i närvaro av brus, potentiellt även de mycket svaga signaler som sänds i rymdkommunikation, sa Holloway, som beskriver sin atommottagare i AIP avancerar .
Atomerna i fråga – Rydberg-atomer – är atomer som exciteras av lasrar till ett högenergitillstånd som svarar på ett mätbart sätt på radiovågor (ett elektriskt fält). Efter att ha listat ut hur man mäter elektrisk fältstyrka med hjälp av Rydberg-atomerna, Holloway sa att det var ett relativt enkelt steg att använda samma atomer för att spela in och spela upp musik – med början med Holloways egna gitarrimprovisationer i a-moll.
De kodade musiken på radiovågor på ungefär samma sätt som mobiltelefonsamtal kodas på radiovågor för överföring. Atomerna svarar på dessa radiovågor, och i sin tur, laserstrålarna som lyser genom Rydberg-atomerna påverkas. Dessa förändringar plockas upp på en fotodetektor, som matar in en elektrisk signal till högtalaren eller datorn — och voila! Atomradion föddes.
Teamet använde sitt kvantsystem för att plocka upp stereo - med en atomart som spelade in instrumentet och en annan sången vid två olika uppsättningar av laserfrekvenser. De valde ett Queen-spår - "Under Pressure" - för att testa om deras system kunde hantera Freddie Mercurys omfattande sångomfång.
"En av anledningarna till att klippa stereon var att visa att den här mottagaren kan ta upp två kanaler samtidigt, vilket är svårt med konventionella mottagare, sa Holloway, som förklarade att även om det är de tidiga dagarna för atomkommunikation, det finns potential att använda detta för att förbättra kommunikationssäkerheten.
Tills vidare, Holloways team håller sig inställda på atomradio när de försöker avgöra hur svag signal Rydberg-atomerna kan upptäcka, och vilka dataöverföringshastigheter som kan uppnås.
De glömmer inte atomrekordet de vill producera, med vilket de hoppas kunna inspirera nästa generation av kvantforskare.