Un receptor y analizador de espectro Rydberg detecta una amplia gama de señales de radiofrecuencia del mundo real por encima de un circuito de microondas, incluida la radio AM, Radio FM, Wi-Fi y Bluetooth. Crédito:Ilustración del Ejército de EE. UU.
Un nuevo sensor cuántico puede analizar el espectro completo de señales de radiofrecuencia y del mundo real, desatando nuevos potenciales para las comunicaciones de los soldados, conciencia del espectro y guerra electrónica.
Los investigadores del ejército construyeron el sensor cuántico, que puede muestrear el espectro de radiofrecuencia, desde la frecuencia cero hasta 20 GHz, y detectar radio AM y FM, Bluetooth, Wi-Fi y otras señales de comunicación.
El sensor de Rydberg utiliza rayos láser para crear átomos de Rydberg altamente excitados directamente sobre un circuito de microondas, para aumentar y perfeccionar la parte del espectro que se está midiendo. Los átomos de Rydberg son sensibles al voltaje del circuito, permitiendo que el dispositivo se utilice como una sonda sensible para la amplia gama de señales en el espectro de RF.
"Todas las demostraciones anteriores de los sensores atómicos de Rydberg solo han podido detectar regiones pequeñas y específicas del espectro de RF, pero nuestro sensor ahora opera continuamente en un amplio rango de frecuencia por primera vez, "dijo el Dr. Kevin Cox, investigador del Comando de Desarrollo de Capacidades de Combate del Ejército de EE. UU., ahora conocido como DEVCOM, Laboratorio de Investigación del Ejército. "Este es un paso realmente importante para demostrar que los sensores cuánticos pueden proporcionar una nueva, y dominante, conjunto de capacidades para nuestros soldados, que están operando en un espacio de batalla electromagnético cada vez más complejo ".
Los investigadores excitan los átomos de rubidio a estados de Rydberg de alta energía. Los átomos interactúan fuertemente con los campos eléctricos del circuito, permitiendo la detección y demodulación de cualquier señal recibida en el circuito. Crédito:Ilustración del Ejército de EE. UU.
El analizador de espectro de Rydberg tiene el potencial de superar las limitaciones fundamentales de la electrónica tradicional en cuanto a sensibilidad, rango de ancho de banda y frecuencia. Debido a esto, El analizador de espectro Rydberg del laboratorio y otros sensores cuánticos tienen el potencial de desbloquear una nueva frontera de sensores del Ejército para la conciencia del espectro. guerra electrónica, sensores y comunicaciones:parte de la estrategia de modernización del Ejército.
"Los dispositivos que se basan en componentes cuánticos son una de las principales prioridades del Ejército para permitir la sorpresa técnica en el competitivo espacio de batalla futuro, ", dijo el investigador del Ejército Dr. David Meyer." Los sensores cuánticos en general, incluido el que se demuestra aquí, ofrecen una sensibilidad y precisión incomparables para detectar una amplia gama de señales de misión crítica ".
La revista revisada por pares Revisión física aplicada publicó los hallazgos de los investigadores, Analizador de espectro Rydberg acoplado a guía de ondas de 0 a 20 GigaHerz, en coautoría con los investigadores del Ejército, los Dres. David Meyer, Paul Kunz, y Kevin Cox
Los investigadores utilizan un aparato experimental analizador de espectro Rydberg en el Laboratorio de Investigación del Ejército DEVCOM. Crédito:Ejército de EE. UU.
Los investigadores planean un desarrollo adicional para mejorar la sensibilidad de la señal del analizador de espectro Rydberg, con el objetivo de superar la tecnología de vanguardia existente.
"Aún es necesario un esfuerzo significativo de física e ingeniería antes de que el analizador Rydberg pueda integrarse en un dispositivo comprobable en campo, "Cox dijo." Uno de los primeros pasos será comprender cómo retener y mejorar el rendimiento del dispositivo a medida que se reduce el tamaño del sensor. El Ejército se ha convertido en un desarrollador líder de sensores Rydberg, y esperamos que resulten más investigaciones de vanguardia a medida que este concepto de tecnología futurista se convierta rápidamente en una realidad ".
