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- 科學(xué)家創(chuàng)造了覆蓋整個無線電頻譜的量子傳感器
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2020/9/24
玻璃蒸氣室中的原子被激光束激發(fā)到里德堡態(tài)。它們檢測電場（來自背景中的金天線）并將信息壓印回激光束上。
陸軍研究人員說，量子傳感器可以為士兵提供一種檢測整個無線電頻譜（從0到100 GHz）的通信信號的方法。
在傳統(tǒng)的接收器系統(tǒng)中，單個天線無法實(shí)現(xiàn)如此寬的頻譜覆蓋范圍，并且需要單個天線，放大器和其他組件的多個系統(tǒng)。
美國陸軍作戰(zhàn)能力發(fā)展司令部的戴維·邁耶（David Meyer）說，2018年，陸軍科學(xué)家是世界上第一個創(chuàng)建使用高激發(fā)，超靈敏原子（稱為里德堡原子）來檢測通信信號的量子接收器的人。陸軍研究實(shí)驗(yàn)室。邁耶說，研究人員根據(jù)基本原理計算出接收機(jī)的信道容量或數(shù)據(jù)傳輸速率，然后在他們的實(shí)驗(yàn)室中通過實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了該性能-將其他組的結(jié)果提高了幾個數(shù)量級。
梅耶說：“這些新型傳感器可能很小，幾乎無法探測到，給士兵們帶來了破壞性的優(yōu)勢�！� “基于里德伯格原子的傳感器直到最近才被考慮用于一般電場感應(yīng)應(yīng)用，包括作為通信接收器。雖然眾所周知里德伯格原子具有廣泛的敏感性，但從未對整個工作范圍內(nèi)的敏感性進(jìn)行定量描述。 ”
Rydberg原子被Rydberg態(tài)光學(xué)激發(fā)，從而檢測出該藝術(shù)家的解釋中傳入的射頻場。
為了評估潛在的應(yīng)用，陸軍科學(xué)家對Rydberg傳感器在0至10 12 Hz 的巨大頻率范圍內(nèi)振蕩電場的敏感性進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，Rydberg傳感器可以可靠地檢測整個頻譜上的信號，并且可以與其他已建立的電場傳感器技術(shù)相比較，例如電光晶體和偶極天線耦合的無源電子設(shè)備。
梅耶說：“量子力學(xué)使我們能夠非常了解傳感器的校準(zhǔn)和最終性能，并且每個傳感器都相同�！� “這一結(jié)果是確定如何在野外使用該系統(tǒng)的重要一步�！�
這項(xiàng)工作可能支持陸軍在下一代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的重點(diǎn)，并確保其位置，導(dǎo)航和定時，因?yàn)檫@可能會影響新穎的通信概念或方法，以檢測用于地理位置的RF信號。
未來，陸軍科學(xué)家將研究方法，以繼續(xù)提高靈敏度，以檢測更弱的信號，并擴(kuò)展用于更復(fù)雜波形的檢測協(xié)議。
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