Credito:NIST
I ricercatori del National Institute of Standards and Technology (NIST) hanno adattato il loro ricevitore radio atomico per rilevare e visualizzare la televisione a colori e i videogiochi in diretta.
I sistemi di comunicazione basati sull'atomo sono di interesse pratico perché potrebbero essere fisicamente più piccoli e tolleranti agli ambienti rumorosi rispetto all'elettronica convenzionale. L'aggiunta di funzionalità video potrebbe migliorare i sistemi radio, ad esempio, in località remote o situazioni di emergenza.
Il ricevitore del NIST utilizza atomi preparati in stati "Rydberg" ad alta energia, che sono insolitamente sensibili ai campi elettromagnetici, compresi i segnali radio. Questi sensori consentono anche misure di potenza del segnale legate al sistema internazionale di unità (SI). L'ultimo lavoro, descritto in AVS Quantum Science , è il primo a dimostrare la ricezione video.
"Abbiamo capito come trasmettere e ricevere video attraverso i sensori atomici Rydberg", ha affermato il leader del progetto Chris Holloway. "Ora stiamo facendo streaming video e giochi quantistici, streaming di videogiochi attraverso gli atomi. Fondamentalmente abbiamo codificato il videogioco su un segnale e lo abbiamo rilevato con gli atomi. L'uscita viene alimentata direttamente nella TV."
I ricercatori utilizzano due diversi laser a colori per preparare atomi di rubidio gassoso negli stati di Rydberg in un contenitore di vetro. Il team ha precedentemente utilizzato la configurazione con atomi di cesio per dimostrare il ricevitore radio di base e un apparecchio "cuffie" per aumentare la sensibilità di cento volte.
Per prepararsi a ricevere video, viene applicato un segnale radio stabile al contenitore di vetro riempito di atomi. Il team può rilevare i cambiamenti di energia negli atomi di Rydberg che modulano questo segnale portante. L'uscita modulata viene quindi inviata a un televisore. Un convertitore analogico-digitale trasforma il segnale in un formato array di grafica video per la visualizzazione.
Per visualizzare un segnale video dal vivo o un videogioco, questo ingresso viene inviato da una videocamera per modulare il segnale portante originale, che viene quindi inviato a un'antenna a tromba che dirige la trasmissione agli atomi. I ricercatori utilizzano il segnale portante originale come riferimento e lo confrontano con l'uscita video finale rilevata attraverso gli atomi per valutare il sistema.
I ricercatori hanno studiato le dimensioni del raggio laser, le potenze e i metodi di rilevamento necessari agli atomi per ricevere video in formato a definizione standard. La dimensione del raggio influenza il tempo medio che gli atomi rimangono nella zona di interazione del laser. Questa volta è inversamente proporzionale alla larghezza di banda del ricevitore; cioè, un tempo più breve e un raggio più piccolo producono più dati. Questo perché gli atomi si muovono dentro e fuori la zona di interazione, quindi aree più piccole producono una "frequenza di aggiornamento" del segnale più elevata e una migliore risoluzione.
I ricercatori hanno scoperto che i piccoli diametri del raggio (meno di 100 micrometri) per entrambi i laser hanno portato a risposte e ricezione del colore molto più veloci. Il sistema ha raggiunto una velocità di trasmissione dati dell'ordine di 100 megabit al secondo, considerata un'ottima velocità per i videogiochi e Internet domestici. Sono in corso ricerche per aumentare la larghezza di banda del sistema e la velocità dei dati. + Esplora ulteriormente
