Un ricevitore Rydberg e un analizzatore di spettro rileva un'ampia gamma di segnali a radiofrequenza reali sopra un circuito a microonde, inclusa la radio AM, FM Radio, Wi-Fi e Bluetooth. Credito:illustrazione dell'esercito americano
Un nuovo sensore quantistico può analizzare l'intero spettro della radiofrequenza e dei segnali del mondo reale, liberare nuove potenzialità per le comunicazioni dei soldati, consapevolezza dello spettro e guerra elettronica.
I ricercatori dell'esercito hanno costruito il sensore quantistico, che può campionare lo spettro delle radiofrequenze, dalla frequenza zero fino a 20 GHz, e rilevare la radio AM e FM, Bluetooth, Wi-Fi e altri segnali di comunicazione.
Il sensore Rydberg utilizza raggi laser per creare atomi Rydberg altamente eccitati direttamente sopra un circuito a microonde, per aumentare e affinare la porzione di spettro misurata. Gli atomi di Rydberg sono sensibili alla tensione del circuito, consentendo al dispositivo di essere utilizzato come sonda sensibile per l'ampia gamma di segnali nello spettro RF.
"Tutte le precedenti dimostrazioni dei sensori atomici Rydberg sono state in grado di rilevare solo regioni piccole e specifiche dello spettro RF, ma il nostro sensore ora funziona ininterrottamente su un'ampia gamma di frequenze per la prima volta, " ha detto il dottor Kevin Cox, un ricercatore presso il Comando per lo sviluppo delle capacità di combattimento dell'esercito degli Stati Uniti, ora noto come DEVCOM, Laboratorio di ricerca dell'esercito. "Questo è un passo davvero importante verso la dimostrazione che i sensori quantistici possono fornire un nuovo, e dominante, insieme di capacità per i nostri soldati, che operano in uno spazio di battaglia elettromagnetico sempre più complesso."
I ricercatori eccitano gli atomi di rubidio in stati di Rydberg ad alta energia. Gli atomi interagiscono fortemente con i campi elettrici del circuito, consentendo il rilevamento e la demodulazione di qualsiasi segnale ricevuto nel circuito. Credito:illustrazione dell'esercito americano
L'analizzatore di spettro Rydberg ha il potenziale per superare i limiti fondamentali dell'elettronica tradizionale in termini di sensibilità, larghezza di banda e gamma di frequenza. A causa di ciò, l'analizzatore di spettro Rydberg del laboratorio e altri sensori quantistici hanno il potenziale per sbloccare una nuova frontiera dei sensori dell'esercito per la consapevolezza dello spettro, guerra elettronica, rilevamento e comunicazioni, parte della strategia di modernizzazione dell'esercito.
"I dispositivi basati su componenti quantistici sono una delle massime priorità dell'esercito per consentire la sorpresa tecnica nel futuro spazio di battaglia competitivo, " ha detto il ricercatore dell'esercito Dr. David Meyer. "Sensori quantistici in generale, compreso quello qui dimostrato, offrono una sensibilità e una precisione senza precedenti per rilevare un'ampia gamma di segnali mission-critical."
La rivista peer-reviewed Revisione fisica applicata pubblicato i risultati dei ricercatori, Analizzatore di spettro Rydberg accoppiato a guida d'onda da 0 a 20 GigaHerz, co-autore dei ricercatori dell'esercito Drs. David Meyer, Paul Kunz, e Kevin Cox
I ricercatori utilizzano un apparato sperimentale analizzatore di spettro Rydberg presso il DEVCOM Army Research Lab. Credito:Esercito degli Stati Uniti
I ricercatori pianificano ulteriori sviluppi per migliorare la sensibilità del segnale dell'analizzatore di spettro Rydberg, con l'obiettivo di superare la tecnologia all'avanguardia esistente.
"Sono ancora necessari notevoli sforzi fisici e ingegneristici prima che l'analizzatore Rydberg possa integrarsi in un dispositivo testabile sul campo, " Cox ha detto. "Uno dei primi passi sarà capire come conservare e migliorare le prestazioni del dispositivo quando la dimensione del sensore è ridotta. L'esercito è emerso come uno dei principali sviluppatori di sensori Rydberg, e ci aspettiamo che ne derivi una ricerca più all'avanguardia man mano che questo concetto tecnologico futuristico diventa rapidamente una realtà".
