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?qǐng)?bào)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(cè)整個(gè)無線電頻譜（0到100 GHz）通信信號(hào)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(gè)獨(dú)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(shí)驗(yàn)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(jī)，這種接收機(jī)使用高度受激、超靈敏的被稱作Rydberg的原子實(shí)現(xiàn)通信信號(hào)探測(cè)。研究人員根據(jù)基本原理計(jì)算接收機(jī)的信道容量，或數(shù)據(jù)傳輸速率，然后，在其實(shí)驗(yàn)室中將其他組的結(jié)果提高了幾個(gè)數(shù)量級(jí)，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(cè)，給士兵們帶來了顛覆性優(yōu)勢(shì)?；赗ydberg原子的傳感器最近才被考慮用于通用電場(chǎng)傳感應(yīng)用，包括用于通信接收機(jī)。雖然Rydberg原子被認(rèn)為是廣泛敏感的，但從沒有人對(duì)其在整個(gè)工作范圍內(nèi)的靈敏度進(jìn)行過定量描述。

為了評(píng)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(duì)振蕩電場(chǎng)的靈敏度。結(jié)果表明，該傳感器能夠可靠地檢測(cè)整個(gè)頻譜范圍內(nèi)的信號(hào)，完全可以與其他現(xiàn)有電場(chǎng)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(duì)每個(gè)傳感器來說都是一樣的，這一結(jié)果是決定如何實(shí)地使用該系統(tǒng)的重要一步。

這項(xiàng)工作將為美陸軍在下一代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和有保障定位、導(dǎo)航和授時(shí)方面的現(xiàn)代化優(yōu)先項(xiàng)提供支持，同時(shí)，它可能會(huì)對(duì)用于地理定位射頻信號(hào)探測(cè)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(duì)更微弱信號(hào)探測(cè)的靈敏度，并針對(duì)更復(fù)雜波形，對(duì)探測(cè)協(xié)議進(jìn)行擴(kuò)展。

來源：電科小氙

責(zé)任編輯：haq