O receptor de rádio baseado em átomo detecta e exibe televisão em cores ao vivo e videogames

Crédito:NIST

Pesquisadores do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) adaptaram seu receptor de rádio baseado em átomos para detectar e exibir televisão em cores ao vivo e videogames.
Os sistemas de comunicação baseados em átomos são de interesse prático porque podem ser fisicamente menores e mais tolerantes a ambientes ruidosos do que a eletrônica convencional. A adição de recursos de vídeo pode aprimorar os sistemas de rádio, por exemplo, em locais remotos ou situações de emergência.

O receptor do NIST usa átomos preparados em estados "Rydberg" de alta energia, que são excepcionalmente sensíveis a campos eletromagnéticos, incluindo sinais de rádio. Esses sensores também permitem medições de potência de sinal vinculadas ao sistema internacional de unidades (SI). O trabalho mais recente, descrito em AVS Quantum Science , é o primeiro a demonstrar a recepção de vídeo.

“Descobrimos como transmitir e receber vídeos através dos sensores atômicos Rydberg”, disse o líder do projeto, Chris Holloway. "Agora estamos fazendo streaming de vídeo e jogos quânticos, transmitindo videogames através dos átomos. Basicamente codificamos o videogame em um sinal e o detectamos com os átomos. A saída é alimentada diretamente na TV."

Os pesquisadores usam dois lasers de cores diferentes para preparar átomos gasosos de rubídio nos estados de Rydberg em um recipiente de vidro. A equipe usou anteriormente a configuração com átomos de césio para demonstrar o receptor de rádio básico e um aparelho de "fone de ouvido" para aumentar a sensibilidade em cem vezes.

Cientistas do NIST demonstram o uso de átomos de rubídio em um estado de Rydberg como receptores que podem captar vídeo ao vivo e até jogar videogame. Um sinal de rádio estável é aplicado ao recipiente de vidro cheio de átomos em estado de Rydberg. A saída modulada é então alimentada a uma televisão onde um conversor analógico-digital transforma o sinal em um formato de matriz de gráficos de vídeo para exibição. Este trabalho faz parte do programa NIST on a Chip. Crédito:NIST

Para se preparar para receber o vídeo, um sinal de rádio estável é aplicado ao recipiente de vidro cheio de átomos. A equipe pode detectar mudanças de energia nos átomos de Rydberg que modulam esse sinal portador. A saída modulada é então alimentada a uma televisão. Um conversor analógico-digital transforma o sinal em um formato de matriz de gráficos de vídeo para exibição.

Para exibir um sinal de vídeo ao vivo ou videogame, essa entrada é enviada de uma câmera de vídeo para modular o sinal da portadora original, que é então alimentado a uma antena de chifre direcionando a transmissão para os átomos. Os pesquisadores usam o sinal da portadora original como referência e o comparam com a saída de vídeo final detectada pelos átomos para avaliar o sistema.

Os pesquisadores estudaram os tamanhos dos feixes de laser, potências e métodos de detecção necessários para os átomos receberem vídeo em formato de definição padrão. O tamanho do feixe afeta o tempo médio que os átomos permanecem na zona de interação do laser. Este tempo está inversamente relacionado com a largura de banda do receptor; ou seja, um tempo menor e um feixe menor produzem mais dados. Isso ocorre porque os átomos se movem para dentro e para fora da zona de interação, de modo que áreas menores resultam em uma "taxa de atualização" de sinal mais alta e melhor resolução.

Os pesquisadores descobriram que pequenos diâmetros de feixe (menos de 100 micrômetros) para ambos os lasers levaram a respostas e recepção de cores muito mais rápidas. O sistema atingiu uma taxa de dados da ordem de 100 megabits por segundo, considerada uma excelente velocidade para videogames e internet doméstica. A pesquisa está em andamento para aumentar a largura de banda e as taxas de dados do sistema. + Explorar mais