Nový kvantový senzor detekuje celé spektrum rádiových frekvencí  
Američtí vojenští vývojáři postavili kvantový senzor rádiových vln, který je založený na podivuhodných Rydbergových atomech. Je prvním svého druhu, který zvládne detekovat rádiové signály ve velké šíří spektra rádiových frekvencí. Poradí si s AM a FM rádiovým vysíláním, Bluetoothem, Wi-Fi a dalšími typy rádiové komunikace. Pro vojáky by to mohla být výtečná zbraň na elektromagnetická bojiště budoucnosti.
Kvantový senzor rádiových vln. Kredit: US Army.
Kvantový senzor rádiových vln. Kredit: US Army.

Dnešní svět je zaplaven rádiovými vlnami o různých frekvencích, které mohou přenášet rozmanitá data. Odborníci amerických laboratoří Army Research Laboratory (ARL) vyvinuli nový kvantový senzor, který je schopný detekovat a analyzovat rádiové vlny v celé šíři spektra jejich frekvencí. Jde o frekvence 0 až 20 GHz, na nichž se nachází AM a FM rádiové vysílání, Bluetooth, Wi-Fi a další komunikační signály. Takové zařízení má značný potenciál pro vojenské technologie, včetně elektronického boje.

 

Experimenty s Rydbergovými atomy. Kredit: US Army.
Experimenty s Rydbergovými atomy. Kredit: US Army.

Nové zařízení využívá takzvané Rydbergovy atomy. Jde o vysoce excitované atomy, jejichž jeden či více elektronů mají vysoké hlavní kvantové číslo (n, anglicky principal quantum number) a tím pádem i vysokou potenciální energii elektronu, který je pak méně „připoutaný“ k atomovému jádru. Výsledný atom je pak mnohem větší než obvykle. V tomto případě jde o atomy rubidia, které v podobě Rydbergových atomů silně interagují s elektrickými poli obvodů.

 

Jak uvádí Kevin Cox z výzkumného týmu, až doposud byly experimentální systémy se senzory založenými na Rydbergových atomech schopné detekovat jen omezené a specifické oblasti spektra rádiových vln. Senzor týmu ARL je první, který to zvládá napříč velkým rozsahem rádiového spektra. Podle Coxe mohou takové senzory poskytnout zásadní výhodu vojákům, kteří operují na stále více komplexních elektromagnetických bojištích.

 

Detekce rádiových vln Rydbergovými atomy. Kredit: US Army.
Detekce rádiových vln Rydbergovými atomy. Kredit: US Army.

Vedoucí týmu David Meyer vnímá kvantové senzory jako jednu z klíčových priorit, která může zajistit technologické překvapení a tím pádem výhodu na budoucím bojišti, i když půjde o technologicky relativně zdatného protivníka. Tyto senzory nabízejí nevídanou citlivost a přesnost měření, při detekci velmi širokého rozsahu rádiových signálů, které mohou být kriticky významné pro průběh misí.

 

Badatelé plánují své kvantové senzory dále vylepšovat, především pokud jde o citlivost na rádiový signál. Cox přiznává, že před nasazením kvantových senzorů v terénu bude ještě nutné využít dost fyziky a inženýrství. Jedním z prvních kroků pro ně bude zmenšování celého zařízení. Vojáci potřebují nejen kvalitní, ale také praktické aplikace, které jim budou co nejméně komplikovat život.

 

Literatura

U.S. Army Research Laboratory 4. 2. 2021.

Physical Review Applied 15: 014053.

Datum: 26.02.2021
Tisk článku

Související články:

Kvantový kompas nabízí navigaci bez satelitů     Autor: Stanislav Mihulka (11.11.2018)
Kvantové rádio naladí nejslabší rádiový signál na světě     Autor: Stanislav Mihulka (10.03.2019)
Převratný kvantový senzor pokrývá celé spektrum rádiových vln     Autor: Stanislav Mihulka (22.03.2020)



Diskuze:

Nepřítel naslouchá,

Karel Ralský,2021-02-28 00:40:28

to jsem slýchával z bývalého režimu, byla to krásná doba kdy na krátkých vlnách šlo chytit téměř vše.
Ale dnešek je jiný nejen se rozšířilo spektrum rádiových vln ale hlavně průmyslové rušení a šifrování všeho druhu včetně sousedů, abychom si náhodou neuviděli jimi placené části programu ač jsme občany Evropské unie, ba bývalí spoluobčané(Slovensko). Takže i s velmi citlivým přijímačem pokud vše nevypnete včetně protivníkových rušiček uslyšíte téměř prd.

Odpovědět


Re: Nepřítel naslouchá,

Pavel Nedbal,2021-02-28 12:22:50

Přesně tak, pane Ralský,
když mi bylo 15, tak jsem měl pro učení se morse zapůjčený německý válečný KV přijímač EK10, 20 metrová anténa z okna do zahrady. Přímo jsem se rochnil v nepřeberném množství stanic od začátku pásma do konce.
A někdy před dvěma roky jsem si přes inzerát tu EK10 koupil z nostalgie, udělal pěkný zdroj napájení a chtěl si zopakovat tu nádheru. Ale ouha, rušení je tak silné (za domem vede 22kV vedení do fabriky, kde vše jede na frekvenční měniče) i z domácích spotřebičů, ba i ze spínaných zdrojů a nabíječek, že je slyšet jen pár nejsilnějších stanic v tom šramotu. No, pěkně jsme si zasvinili eter.

Odpovědět

Jmenuje se to SDR

Pavel Nedbal,2021-02-27 19:49:50

mám to v šuplíku a po zastrčení do USB to funguje. Pro snážení šumu polít heliem. Ale zbývá ten šum pozadí, který neodstraníte (reliktní).

Odpovědět

Kvantová kryptografie

Pavel Hudecek,2021-02-27 13:02:59

Pokud se to podaří dotáhnout do prakticky použitelné podoby, tak kvantový detektor rádiových vln znamená zásadní průlom v bezkabelové kvantové kryptografii.

Už se sice podařilo udělat kvantový přenos satelitem, ale to se světlem funguje jen za hezkého počasí, takže je to prakticky k ničemu. Jestli ale půjde detekovat jednotlivé fotony v řádu 10 GHz, půjde QC přes satelity prakticky a masově využívat, tak jako lidi už mnoho let na 10 GHz čuměj na sat TV.

A ještě nižší frekvence zas znamenaj, že by šlo udělat kvantové zabezpečení i u spojení mimo přímou viditelnost. Je samozřejmě otázka, kolik taková "kvantová wifina" bude stát, ale třeba bankám by se to mohlo vyplatit.

Odpovědět


Re: Kvantová kryptografie

Jará Šustr,2021-02-27 15:20:22

Ta teplota blízko abs. 0 nevadí?

Odpovědět


Re: Re: Kvantová kryptografie

David Dobeš1,2021-03-03 10:08:46

Úplně bych to nezatracoval. V članku je to zmíněno... Pokud se podaří zmenšit magnetickou past i systém laserového ochlazení na velikost třeba lednice, už by to mohlo fungovat pěkně :-)

Odpovědět


Re: Kvantová kryptografie

Jan Mrkvicka,2021-02-27 17:27:59

Ste si istý, že to nejde rádiovými vlnami?. Číňania skúšali spojenie s Rakúskom a Rusi majú kvantové šifrovanie vo výzbroji.

Odpovědět



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