Ученые из Калифорнийского технологического института (Caltech) и Лаборатории НАСА по изучению реактивного движения (NASA Jet Propulsion Laboratory, JPL), используя сверхпроводящие материалы, нитрид титана и нитрид титана-ниобия, создали новый широкополосный малошумящий усилитель. Такой усилитель, будучи установленным в радиоприемном тракте современного радиотелескопа, позволит ученым-астрономам и астрофизикам принимать самые слабые радиосигналы от крайне далеких космических объектов, при этом, сигналы не будут содержать никаких тепловых шумов, искажающих ценные научные данные.
Использование сверхпроводящих материалов и низких температур позволяет электронам течь по цепям усилителя не встречая никакого сопротивления. Созданный усилитель является параметрическим усилителем – типом усилителя электрических сигналов, который, как правило, эффективно работает только в узком радиочастотном диапазоне. Но использование явления сверхпроводимости, помимо избавления от тепловых шумов, позволило в десятки раз расширить рабочую полосу усилителя, в который сохраняется его высочайшая чувствительность.
Представители Калифорнийского технологического института и исследователи из JPL сообщают, что несмотря на то, что их усилитель является в большей части обычным параметрическим усилителем, в нем реализованы лучшие стороны и других видов усилителей электрических сигналов. Изменяя некоторые параметры устройства можно добиться того, что высокий коэффициент усиления и низкий уровень собственных шумов будет сохраняться в диапазоне от 1 гигагерца до 1 терагерца.
Конечно, непосвященному человеку очень трудно представить значение этого достижения. Поэтому я постараюсь объяснить это более популярно. Благодаря новому усилителю ученые смогут более тщательно и подробно изучить известные космические объекты – звезды, квазары, черные дыры и далекие галактики. Высокая чувствительность к радиосигналам позволит ученым с помощью радиотелескопов заглянуть еще глубже в космос и обнаружить там новые объекты, сигналы от которых “тонули” в шумах электроники, используемой современной радиоастрономией.
Как ни странно, но подобная технология может быть использована не только в астрономии, такую технологию можно успешно применить и в других областях, где требуется четкий прием радиосигналов в широком диапазоне. Разработанные усилители могут быть использованы при исследованиях в области квантовой механики и даже при создании будущих квантовых компьютеров.
