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美陆军量子传感器探测能力可覆盖整个无线电频谱
2020-03-25

[据纳米科技世界网站2020323日报道] 美国陆军研究人员表示量子传感器可以让士兵在整个无线电频谱(从0100千兆赫)内探测通信信号。对于传统的接收系统来说,单个天线覆盖如此宽的频谱樊伟是不可能的,因此,需要多个由独立天线、放大器和其他组件组成的系统。

美国陆军作战能力发展司令部陆军研究实验室的科学家戴维·迈耶(David Meyer)表示,美陆军科学家在2018年率先发明了一种量子接收器,这种接收器使用了被称为里德堡原子(Rydberg atoms)的高激发、超敏感原子来探测通信信号。研究人员根据基本原理计算了接收器的信道容量或数据传输速率,然后在实验室里通过实验实现了这一性能。“这些新的传感器能接受的频率可能非常小,几乎无法被其他探测器探测出,给士兵带来巨大的优势。”迈耶说:“基于里德堡原子的传感器最近才被考虑用于一般电场传感应用,包括作为通信接收器。虽然里德堡原子是广为人知的敏感原子,但从未对整个工作范围内的敏感度进行过定量描述。”

为了评估潜在的应用性,陆军科学家在01012赫兹频率范围内对里德堡传感器灵敏度进行了分析。结果表明,里德堡传感器能够可靠地探测出整个频谱的信号,比现有的电场传感器(如光电晶体和偶极子天线耦合无源电子)更有潜力。

 “量子力学可以让我们在非常高的程度上了解传感器的校准和最终性能,而且对每个传感器来说都是一样的。”迈耶说:“这一结果是确定如何使用该系统的重要步骤。”这项工作会保持陆军在下一代计算机网络和有保证的位置、导航和定时方面的优先地位,因为它可能影响目前的通信概念或用于地理定位的射频信号探测方法。未来,陆军科学家将研究各种方法,以继续提高灵敏度,保证更弱的信号的探测,并扩展更复杂波形的探测协议。(国家工业信息安全发展研究中心 李茜楠

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