Los átomos en una celda de vapor de vidrio se excitan con rayos láser a los estados de Rydberg. Detectan los campos eléctricos (provenientes de la antena dorada en el fondo) e imprimen la información en los rayos láser. Crédito:Ejército de EE. UU.
Un sensor cuántico podría dar a los soldados una forma de detectar señales de comunicación en todo el espectro de radiofrecuencia, de 0 a 100 GHz, dijeron investigadores del Ejército.
Una cobertura espectral tan amplia por una sola antena es imposible con un sistema receptor tradicional, y requeriría múltiples sistemas de antenas individuales, amplificadores y otros componentes.
En 2018, Los científicos del ejército fueron los primeros en el mundo en crear un receptor cuántico que utiliza átomos súper sensibles, conocidos como átomos de Rydberg, para detectar señales de comunicación, dijo David Meyer, científico del Laboratorio de Investigación del Ejército del Comando de Desarrollo de Capacidades de Combate del Ejército de EE. UU. Los investigadores calcularon la capacidad del canal del receptor, o tasa de transmisión de datos, basado en principios fundamentales, y luego logró ese rendimiento experimentalmente en su laboratorio, mejorando los resultados de otros grupos en órdenes de magnitud, Dijo Meyer.
"Estos nuevos sensores pueden ser muy pequeños y prácticamente indetectables, dando a los soldados una ventaja disruptiva, "Meyer dijo." Los sensores basados en átomos de Rydberg se han considerado recientemente para aplicaciones de detección de campo eléctrico general, incluso como receptor de comunicaciones. Si bien se sabe que los átomos de Rydberg son ampliamente sensibles, nunca se ha hecho una descripción cuantitativa de la sensibilidad en todo el rango operativo ".
Los átomos de Rydberg están ópticamente excitados a los estados de Rydberg que detectan campos de radiofrecuencia entrantes en la interpretación de este artista. Crédito:Ejército de EE. UU.
Para evaluar aplicaciones potenciales, Los científicos del ejército realizaron un análisis de la sensibilidad del sensor Rydberg a los campos eléctricos oscilantes en un rango enorme de frecuencias, de 0 a 10 12 Hertz. Los resultados muestran que el sensor Rydberg puede detectar señales de manera confiable en todo el espectro y comparar favorablemente con otras tecnologías establecidas de sensores de campo eléctrico. tales como cristales electro-ópticos y electrónica pasiva acoplada a antena dipolo.
"La mecánica cuántica nos permite conocer la calibración del sensor y el rendimiento final en un grado muy alto, y es idéntico para todos los sensores, "Este resultado es un paso importante para determinar cómo se podría utilizar este sistema en el campo", dijo Meyer.
Este trabajo respalda las prioridades de modernización del Ejército en redes informáticas de próxima generación y posición asegurada, navegación y cronometraje, ya que podría influir en conceptos novedosos de comunicaciones o enfoques para la detección de señales de RF para la geolocalización.
En el futuro, Los científicos del ejército investigarán métodos para continuar mejorando la sensibilidad para detectar señales aún más débiles y expandir los protocolos de detección para formas de onda más complicadas.
