2025年12月9日
當普通收音機無法偵測時，全新「原子收音機」能夠捕捉微弱訊號。由華沙大學開發的這款設備，利用銣原子作為超靈敏天線。微波會微妙地改變原子的量子態，而雷射則將這些改變轉換為可讀取的訊號。其結果是一種接收器，能夠偵測極弱訊號而不產生自身干擾。
現代世界充斥著無線電與微波訊號，從 Wi-Fi、藍牙到汽車雷達及衛星通訊。傳統接收器依靠天線和多層電子裝置來放大和處理這些波動。
雖然這對手機或路由器有效，但電子元件本身也會發射微波和噪音。在需要測量極微弱訊號的環境下，例如量子電腦附近或無線電天文觀測中，傳統接收器有時反而成為阻礙。
華沙的科學家採取了不同的方法。他們表示：「適當準備的原子可以作為單一、極其靈敏的天線。」與傳統收音機不同，它不透過電流傳輸訊息，而是微妙地改變光的傳輸方式，使接收器能在不增加干擾的情況下「收聽」訊號。
他們的研究發表於《Nature Communications》，焦點在於 Rydberg 原子——其中一個電子被激發到距離核心很遠的軌道。研究人員表示：「這些原子像巨大的、精細的球體，其尺寸比普通原子大數百倍」，因此對電場（包括微波）極為敏感，即使是微弱微波也能明顯改變它們的量子態。
研究團隊將銣蒸氣置於玻璃槽中，並以多束雷射照射。其中一些光束將原子準備到接近 Rydberg 能階的狀態，一束狹窄探測光穿過蒸氣。當微波到達原子時，光束的透射率會改變，其強度與相位增減，這些微妙的變化就像傳統收音機讀取調變訊號一樣，編碼了微波訊息。
傳統接收器需要一個振盪器——一個頻率已知的較強微波源——與進入的波混合以提取訊息。華沙團隊則省去了這個額外來源。雷射作為參考，將原子置於正確狀態，確保它們對微波有可控、可預測的反應。
然而，雷射的不穩定性又帶來另一挑戰。頻率的微小波動會產生噪音，可能淹沒微弱訊號。為解決此問題，部分雷射光被導入額外光路，其中包含非線性晶體。兩束光相互作用，生成第三束光，對雷射波動高度敏感。該輸出提供雷射噪音的即時映射，經數位方式從原子槽訊號中扣除，留下最乾淨的外部微波訊號紀錄。
結果是，一種接收器可以偵測比傳統通訊系統更微弱的微波訊號，且能處理真實數據。研究指出：「研究人員展示系統可接收一般編碼訊號，例如類似現代電信網路使用的調變訊號。」這證明該設備不僅是科學好奇心的產物，更是實用的功能性原型。
潛在應用廣泛。原子收音機可在量子電腦實驗室中測量訊號而不引入干擾，檢測高速電子設備，為自駕車微型雷達提供動力，甚至未來可能應用於無線電天文學，以偵測最微弱的宇宙訊號。
