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      美國陸軍研究人員研制出新型量子傳感器 可助士兵探測整個(gè)無線電頻譜

      科技日報(bào) | 2020-03-24 13:44:33

      據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)19日報(bào)道,美國陸軍研究人員稱,他們研制出了一款新型量子傳感器,可以幫助士兵探測整個(gè)無線電頻譜——從0到100吉赫茲(GHz)的通信信號。

      美國陸軍作戰(zhàn)能力發(fā)展司令部下屬陸軍實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家戴維·邁耶解釋說,2018年,陸軍科學(xué)家研制出全球首款使用高激發(fā)態(tài)、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(jù)基本原理計(jì)算出接收器的信道容量(數(shù)據(jù)傳輸速率),然后在實(shí)驗(yàn)中將其他研究團(tuán)隊(duì)的結(jié)果提高了幾個(gè)數(shù)量級。

      邁耶說:“新傳感器非常小巧,幾乎無法被其他設(shè)備探測到,有望讓士兵們?nèi)缁⑻硪怼?茖W(xué)家最近才開始考慮將基于里德堡原子的傳感器應(yīng)用于電場傳感領(lǐng)域,包括用作通信接收器。盡管里德堡原子擁有廣譜靈敏度,但科學(xué)家迄今從未對整個(gè)運(yùn)行波段的靈敏度進(jìn)行定量描述。”

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

      邁耶說:“量子力學(xué)使我們能清晰地了解傳感器的校準(zhǔn)和最終性能,而且,每個(gè)傳感器的校準(zhǔn)和性能都相同,有助于士兵們在野外使用這一系統(tǒng)。”

      陸軍科學(xué)家計(jì)劃進(jìn)一步錘煉最新技術(shù),提高這款量子傳感器的靈敏度,使其能探測到更弱的信號,并擴(kuò)展用于探測更復(fù)雜波形的協(xié)議。(記者 劉霞)

      關(guān)鍵詞: 新型量子傳感器

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