Převratný kvantový senzor pokrývá celé spektrum rádiových vln  
Armádní specialisté vyvinuli extrémně citlivý senzor rádiových signálů, který využívá pozoruhodné Rydbergovy atomy. Takové senzory by mohly být velmi malé a praktické pro využití ve vojenských operacích.
Kvantový senzor. Kredit: U. S. Army.
Kvantový senzor. Kredit: U. S. Army.

Američtí vojenští vývojáři zalovili ve kvantové mechanice. Jejich úsilí přineslo pozoruhodný kvantový senzor, který je v mnoha ohledech převratný. Nabízí možnost detekovat komunikační signály v celé šíři spektra rádiových vln, od 0 do 100 GHz. S tradičním systémem, který by byl vybavený jednou anténou, by tak rozsáhlé pokrytí spektra přitom nebylo možné. V takovém případě je nutné zapojit více antén, zesilovačů a dalších nezbytných komponent.

 

V roce 2018 odborníci U. S. Army vyvinuli kvantový přijímač, který využívá k detekci komunikačních signálů vysoce excitované a extrémně citlivé Rydbergovy atomy. Jde o atomy, jejichž jeden či více elektronů mají vysoké hlavní kvantové číslo (n, anglicky principal quantum number). Čím vyšší je toto číslo, tím vyšší je i potenciální energie elektronu, který je tím méně vázaný k atomovému jádru. Výsledkem je, že takový atom je mnohem větší než obvykle.

 

Kvantový výzkum U. S. Army. Kredit: U. S. Army.
Kvantový výzkum U. S. Army. Kredit: U. S. Army.

David Meyer z Army Research Laboratory, která pracuje v rámci U. S. Army Combat Capabilities Development Command a jeho kolegové spočítali rozsah kanálů kvantového přijímače a pak ho ověřili v laboratorních experimentech. Ukázalo se, že jejich systém je řádově lepší než dřívější podobné projekty.

 

Jak si Meyer pochvaluje, tyto nové senzory mohou být velmi malé a prakticky nedetekovatelné. Mohly by přinést velkou výhodu pro elektronický boj, který je v dnešní době běžnou součástí plánování a příprav pro možné budoucí operace. Senzory založené na Rydbergových atomech se objevily teprve nedávno a začalo se s nimi počítat pro elektronické aplikace.

 

Rydbergův detektor. Kredit: U. S. Army.
Rydbergův detektor. Kredit: U. S. Army.

Meyerův tým analyzoval citlivost Rydbergova senzoru k oscilujícím elektrickým polím v ohromujícím rozsahu frekvencí, od 0 Hz do 10 na dvanáctou Hz. Jejich výsledky ukazují, že senzor s Rydbergovými atomy dokáže spolehlivě detekovat signály napříč celým tímto rozsahem spektra. Zároveň je v tom lepší než podobné systémy s jinou technologií, jako například elektrooptické krystaly anebo pasivní elektronika s dipólovou anténou.

 

Badatelé využili kvantovou mechaniku k tomu, aby přesně odhadli kalibraci a výkon nového senzoru. Zároveň se ukazuje, že jednotlivé senzory fungují zcela identicky. Podle Meyera je to důležitý výsledek pro praktické využití senzoru v terénu. Výzkum kvantového senzoru je součástí snah U. S. Army modernizovat počítačové a komunikační sítě. Vědci budou senzor nadále studovat a budou dále zlepšovat jeho citlivost a rozšiřovat protokoly detekce tak, aby si poradil i s komplikovanými signály.

 

Literatura

Army Research Laboratory 19. 3. 2020.

 


 

Doporučujeme:   Jiří Podolský - E=mc2 a jaderná energie Epizoda II (MFF-FJDP 5.3.2020)

Datum: 22.03.2020
Tisk článku

Kvantový moment - Crease Robert P., Goldhaber Alfred Scharff
 
 
cena původní: 350 Kč
cena: 294 Kč
Kvantový moment
Crease Robert P., Goldhaber Alfred Scharff
Související články:

Nový kvantový gravimetr potěší geology a prospektory     Autor: Stanislav Mihulka (05.08.2017)
Čínský kvantový detektor ponorek může uzavřít Jihočínské moře     Autor: Stanislav Mihulka (30.08.2017)
Kvantové rádio naladí nejslabší rádiový signál na světě     Autor: Stanislav Mihulka (10.03.2019)



Diskuze:

Luvoo

Sara Simmons,2020-03-28 15:19:11

hsbbbarho iojxocb pvgtnuv assdjjc
Na základě výsledků průzkumu uživatelů má 86,72% našich členů sexx alespoň jeddnou týdně s novým partnerem . No tak, zkus to na w︆︆ww︆.︆L︆uv︆oo︆︆.︆︆net

Odpovědět

Otakar Ištvánfy,2020-03-23 07:30:04

Ak to funguje iba pri veľmi nízkych teplotách tak malé rozmery nie su žiadna výhoda.

Odpovědět

Libor Zak,2020-03-22 12:50:29

Jestli tomu dobře rozumím, tady nejde ani tak o citlivost, jako o schopnost zachytit radiové vlnění ve velmi širokém rozsahu spektra a tím jej objevit a pak se na konkrétní frekvenci dá případně zaměřit citlivější specializovanou anténou?

Odpovědět

trochu jinak

Petr Petr,2020-03-22 06:10:22

Sice v tiskové zprávě se píše, že od nuly, ale od DC to není.
https://phys.org/news/2020-03-scientists-quantum-sensor-entire-radio.html
Zdrojový odborný článek navíc ukazuje, že klasická anténa má citlivost o několik řádů lepší...
https://arxiv.org/abs/1910.00646
A citlivost není fundamentálně známa, ale určuje se podle modelu.

Odpovědět

Analýza šumu

Mintaka Earthian,2020-03-22 00:49:35

Pokud "senzory fungují zcela identicky", předpokládá se, že by soustavou těchto senzorů a analýzou jejich dat šlo snadněji ulovit nějaké zajímavé (astro/prostoročasové/gravitační/...) informace?

Odpovědět


Re: Analýza šumu

Peter Mika,2020-03-22 19:39:07

to je skor na pozemske sledovanie radiovej komunikacie, t.j. spionaz

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni




Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace