This post is also available in:
English (אנגלית)
קליטת אותות רדיו על פני טווח רחב של תדרים יוצרת בדרך כלל אתגר חומרתי. אנטנות קונבנציונליות קשורות באופן הדוק לאורך הגל שאותו הן נדרשות לקלוט, ותדרים נמוכים יותר מחייבים בדרך כלל אנטנות גדולות יותר. לכן, בכלי טיס, בספינות ובפלטפורמות אחרות שבהן המקום, המשקל וההספק החשמלי מוגבלים, כיסוי של חלק נרחב מהספקטרום האלקטרומגנטי עשוי לדרוש כמות משמעותית של ציוד.
חוקרים בוחנים כעת אם חיישני תדרי רדיו קוונטיים המבוססים על מוליכי־על יכולים לספק חלופה קומפקטית בהרבה.
מכון המחקר Southwest Research Institute (SwRI) ואוניברסיטת אדלייד החלו לבחון את הטכנולוגיה במסגרת הסכם מחקר לשלוש שנים, המתמקד בחישה קוונטית של תדרי רדיו וביכולת לעבד ולפרש את האותות שהחיישנים אוספים.
על פי דיווח של Interesting Engineering, בניגוד לאנטנות קונבנציונליות, הממדים הפיזיים של חיישן תדרי רדיו קוונטי אינם צריכים לגדול ככל שהתדר יורד. אותה חומרה קומפקטית עשויה באופן פוטנציאלי לקלוט אותות בטווח המשתרע מקילו־הרץ ועד טרה־הרץ.
הטכנולוגיה מסתמכת על התנהגותם של אלקטרונים בתוך חומרים מוליכי־על. אנרגיית רדיו נכנסת משנה את הדינמיקה של האלקטרונים, ומעגלים רגישים במיוחד מודדים את השינויים הללו כדי להפיק מידע על הסביבה האלקטרומגנטית.
במרכז המחקר נמצאים התקני התאבכות קוונטית מוליכי־על, המכונים SQUID. ההתקנים מיוצרים באמצעות מערכת אפיטקסיה בקרן מולקולרית, שבונה חומרים מתקדמים מוליכי־על וקוונטיים שכבה אטומית אחת בכל פעם.
לאחר מכן מקוררים ההתקנים לטמפרטורה של כמינוס 269.15 מעלות צלזיוס מתחת לאפס, כדי להפעיל את תכונות מוליכות־העל שלהם. במצב זה הם מסוגלים להגיב ברגישות גבוהה במיוחד לאותות בתדרי רדיו.
אלא שדרישת הקירור היא גם אחת המגבלות המעשיות המרכזיות של הטכנולוגיה. לכן החוקרים בוחנים מבני חומרים חדשים שעשויים לאפשר להתקנים לפעול בטמפרטורות גבוהות יותר, לצמצם את ציוד הקירור הנדרש ולהקל על פריסת מערכות שלמות מחוץ למעבדות ייעודיות.
ההשלכות הביטחוניות משמעותיות במיוחד בתחום מודיעין האותות. פלטפורמות צבאיות נדרשות לגלות, ליירט ולאפיין פליטות אלקטרוניות לצורך מודעות מצבית ואיסוף מודיעין, לעיתים בסביבה אלקטרומגנטית שהופכת לצפופה ומורכבת יותר. חיישן קומפקטי המסוגל לכסות טווח תדרים רחב במיוחד עשוי לצמצם את מספר האנטנות ואת גודלן בכלי טיס או בספינות.
אותם עקרונות חישה עשויים לשמש גם ביישומי תקשורת ותגובה למצבי חירום, שבהם קיימת חשיבות לגילוי אותות רדיו חלשים או כאלה שקשה לבודד מהסביבה.
העבודה הנוכחית עדיין נמצאת בשלבי בחינה ופיתוח ואינה מהווה תחליף מבצעי לאנטנות קונבנציונליות. החוקרים מודדים את ביצועיהם של חיישנים מוליכי־על קיימים, ובמקביל עובדים על החומרים הדרושים כדי להפוך את הטכנולוגיה למעשית יותר.
אם ניתן יהיה להתגבר על האתגרים ההנדסיים הללו, חישה קוונטית של תדרי רדיו עשויה לשנות קשר בסיסי וותיק בעולם הרדיו: במקום להזדקק לחומרה גדולה יותר ויותר כדי להאזין לחלקים שונים של הספקטרום, חיישן קטן בהרבה עשוי להיות מסוגל לקלוט הרבה יותר ממנו.
