科学家创造了覆盖整个无线电频谱的量子传感器

玻璃蒸气室中的原子被激光束激发到里德堡态。它们检测电场（来自背景中的金天线）并将信息压印回激光束上。

陆军研究人员说，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）的通信信号的方法。

在传统的接收器系统中，单个天线无法实现如此宽的频谱覆盖范围，并且需要单个天线，放大器和其他组件的多个系统。

美国陆军作战能力发展司令部的戴维·迈耶（David Meyer）说，2018年，陆军科学家是世界上第一个创建使用高激发，超灵敏原子（称为里德堡原子）来检测通信信号的量子接收器的人。陆军研究实验室。迈耶说，研究人员根据基本原理计算出接收机的信道容量或数据传输速率，然后在他们的实验室中通过实验实现了该性能-将其他组的结果提高了几个数量级。

梅耶说：“这些新型传感器可能很小，几乎无法探测到，给士兵们带来了破坏性的优势。” “基于里德伯格原子的传感器直到最近才被考虑用于一般电场感应应用，包括作为通信接收器。虽然众所周知里德伯格原子具有广泛的敏感性，但从未对整个工作范围内的敏感性进行定量描述。 ”

Rydberg原子被Rydberg态光学激发，从而检测出该艺术家的解释中传入的射频场。

为了评估潜在的应用，陆军科学家对Rydberg传感器在0至10 12 Hz 的巨大频率范围内振荡电场的敏感性进行了分析。结果表明，Rydberg传感器可以可靠地检测整个频谱上的信号，并且可以与其他已建立的电场传感器技术相比较，例如电光晶体和偶极天线耦合的无源电子设备。

梅耶说：“量子力学使我们能够非常了解传感器的校准和最终性能，并且每个传感器都相同。” “这一结果是确定如何在野外使用该系统的重要一步。”

这项工作可能支持陆军在下一代计算机网络中实现现代化的重点，并确保其位置，导航和定时，因为这可能会影响新颖的通信概念或方法，以检测用于地理位置的RF信号。

未来，陆军科学家将研究方法，以继续提高灵敏度，以检测更弱的信号，并扩展用于更复杂波形的检测协议。

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