科学家们发明了覆盖整个无线电频谱的量子传感器

时间:2020-04-06 18:34 来源:seo 作者:小可爱科技知识网 点击量:

科学家们发明了覆盖整个无线电频谱的量子传感器

来自陆军的研究人员表示,量子传感器可以为士兵提供一种检测整个无线电频谱(从0到100 GHz)通信信号的方法。

在传统的接收系统中,一个天线所能覆盖的光谱范围如此之广是不可能的,因此需要多个系统的独立天线、放大器和其他组件。

美国陆军作战能力发展司令部陆军研究实验室的科学家David Meyer说,在2018年,陆军科学家是世界上第一个创造出量子接收器的人,这种接收器使用高度兴奋的、超灵敏的原子——称为Rydberg原子——来探测通信信号。迈耶说,研究人员根据基本原理计算了接收器的信道容量,即数据传输速率,然后在他们的实验室中以数量级的方式对其他组的结果进行了改进,从而获得了这种性能。

迈耶说:“这些新型传感器非常小,几乎无法探测,给士兵们带来了破坏优势。”基于Rydberg-atom的传感器最近才被考虑用于通用电场传感应用,包括作为通信接收器。虽然Rydberg原子被认为是广泛敏感的,但对整个操作范围内的灵敏度的定量描述从未有人做过。”

科学家们发明了覆盖整个无线电频谱的量子传感器

为了评估潜在的应用,陆军科学家们分析了Rydberg传感器在0到1012赫兹的巨大频率范围内对振荡电场的灵敏度。结果表明,该传感器可以可靠地检测整个频谱范围内的信号,并与其他现有的电场传感器技术(如电光晶体和偶极天线耦合无源电子技术)相媲美。

迈耶说:“量子力学使我们能够在非常高的程度上了解传感器的校准和最终性能,这对每个传感器来说都是一样的。”“这一结果是决定如何在实地使用这一系统的重要一步。”

这项工作支持陆军在下一代计算机网络和定位、导航和定时方面的现代化优先级,因为它可能影响用于地理定位的射频信号探测的新通信概念或方法。

在未来,陆军科学家将研究各种方法,以继续提高探测更微弱信号的灵敏度,并扩展针对更复杂波形的探测协议。

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