美陸軍研發(fā)顛覆性量子傳感器

據(jù)Phys.org網(wǎng)站2020年3月19日報道，美陸軍研究人員表示，量子傳感器可以為士兵提供一種探測整個無線電頻譜（0到100 GHz）通信信號的方法。

在傳統(tǒng)的接收系統(tǒng)中，單部天線不可能具有如此大的頻譜覆蓋范圍，因而，需要多個獨立天線系統(tǒng)、放大器及其他組件。

美陸軍作戰(zhàn)能力發(fā)展司令部陸軍研究實驗室的科學(xué)家David Meyer稱，2018年，美陸軍科學(xué)家全球首次研發(fā)出量子接收機，這種接收機使用高度受激、超靈敏的被稱作Rydberg的原子實現(xiàn)通信信號探測。研究人員根據(jù)基本原理計算接收機的信道容量，或數(shù)據(jù)傳輸速率，然后，在其實驗室中將其他組的結(jié)果提高了幾個數(shù)量級，從而獲得了這種性能。

這些新型傳感器非常小，幾乎無法探測，給士兵們帶來了顛覆性優(yōu)勢?；赗ydberg原子的傳感器最近才被考慮用于通用電場傳感應(yīng)用，包括用于通信接收機。雖然Rydberg原子被認為是廣泛敏感的，但從沒有人對其在整個工作范圍內(nèi)的靈敏度進行過定量描述。

為了評估潛在的應(yīng)用，美陸軍科學(xué)家們分析了Rydberg傳感器在0到100GHz巨大頻率范圍內(nèi)對振蕩電場的靈敏度。結(jié)果表明，該傳感器能夠可靠地檢測整個頻譜范圍內(nèi)的信號，完全可以與其他現(xiàn)有電場傳感器技術(shù)（如電光晶體和偶極天線耦合無源電子技術(shù)）相媲美。

量子力學(xué)使人們能夠高度了解傳感器校準(zhǔn)和最終性能，這對每個傳感器來說都是一樣的，這一結(jié)果是決定如何實地使用該系統(tǒng)的重要一步。

這項工作將為美陸軍在下一代計算機網(wǎng)絡(luò)和有保障定位、導(dǎo)航和授時方面的現(xiàn)代化優(yōu)先項提供支持，同時，它可能會對用于地理定位射頻信號探測的新通信概念或方法帶來潛在的影響。

未來，美陸軍科學(xué)家將研究各種方法，繼續(xù)提高對更微弱信號探測的靈敏度，并針對更復(fù)雜波形，對探測協(xié)議進行擴展。

來源：電科小氙

責(zé)任編輯：haq