O.S.E.L. - Převratný kvantový senzor pokrývá celé spektrum rádiových vln
 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)


Autor: Stanislav Mihulka
Datum:22.03.2020