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信号里德-里德堡传感器可靠地探测到整个频谱段的信号

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【创造营官宣宋茜】

科技日報訊(記者劉霞)據物理學家組織網19日報道,美國陸軍研究人員稱,他們研製出了一款新型量子傳感器,可以幫助士兵探測整個無線電頻譜——從0到100吉赫茲(GHz)的通信信號。

邁耶說:“新傳感器非常小巧,幾乎無法被其他設備探測到,有望讓士兵們如虎添翼。科學家最近才開始考慮將基於里德堡原子的傳感器應用於電場傳感領域,包括用作通信接收器。儘管里德堡原子擁有廣譜靈敏度,但科學家迄今從未對整個運行波段的靈敏度進行定量描述。”

陸軍科學家計划進一步錘煉最新技術,提高這款量子傳感器的靈敏度,使其能探測到更弱的信號,並擴展用於探測更複雜波形的協議。

為評估潛在應用,陸軍科學家分析了從0到10的12次方赫茲的巨大頻譜範圍內,新款里德堡傳感器對振蕩電場的靈敏度。結果表明,里德堡傳感器可靠地探測到整個頻譜段的信號。在傳統接收器系統中,單根天線無法覆蓋如此寬的頻譜範圍,要做到這一點,可能需要單根天線、放大器和其他組件協同作戰。而且,新量子傳感器的靈敏度可與其他電場傳感器技術——如電光晶體和偶極天線耦合的無源電子設備等相媲美。

邁耶說:“量子力學使我們能清晰地瞭解傳感器的校準和最終性能,而且,每個傳感器的校準和性能都相同,有助於士兵們在野外使用這一系統。”

美國陸軍作戰能力發展司令部下屬陸軍實驗室的科學家戴維·邁耶解釋說,2018年,陸軍科學家研製出全球首款使用高激發態、超靈敏原子(里德堡原子)探測通信信號的量子接收器。在最新研究中,他們根據基本原理計算出接收器的信道容量(數據傳輸速率),然後在實驗中將其他研究團隊的結果提高了幾個數量級。