Американские ученые запрограммировали квантовую систему ридберговских атомов для записи звуковых волн. Благодаря системе удалось записать трек группы Queen «Under Pressure». Исследование было представлено на страницах AIP Advances.

Атомы Ридберга — это атомы с внешним электроном в высоковозбужденном состоянии, что отражает высокое главное квантовое число n. У этих атомов есть несколько полезных свойств. Большие дипольные моменты масштабируются как n², длительное время жизни пропорционально n³, а внушительные расстояния взаимодействия друг с другом отражает формула n⁴/R³, где R — межатомное расстояние. Эти свойства открывают широкий спектр интересных применений для ридберговских атомов. Например, большие дипольные моменты повышают чувствительность к электрическим полям, что делает их хорошими датчиками поля. Длительное время жизни может приводить к разработке лазерных источников. А внушительные длины взаимодействия дают возможности для создания кубитов.

В своей работе исследователи применили концепцию электромагнитно-индуцированной прозрачности — квантового интерференционного эффекта, который делает среду прозрачной в узком спектральном диапазоне вокруг линии поглощения. Подход на основе ридберговских атомов и электромагнитно-индуцированной прозрачности позволил закодировать музыку в радиоволны почти так же, как разговор по мобильному телефону для передачи между устройствами. Атомы реагировали на музыкальные волны и меняли спектр излучения. Это фиксировал фотоприемник и передавал на динамик или компьютер. Более того, два разных вида ридберговских атомов (цезия и рубидия) в одной паровой камере позволяли записывать две гитары одновременно.

Команда использовала квантовую систему для стереозаписи: один вид атомов записывал инструментальное сопровождение, а другой — вокал. Записав трек Queen «Under Pressure», ученые показали, что система может справиться даже с вокальным диапазоном Фредди Меркьюри.