Um receptor Rydberg e analisador de espectro detecta uma ampla gama de sinais de radiofrequência do mundo real acima de um circuito de micro-ondas, incluindo rádio AM, Radio FM, Wi-Fi e Bluetooth. Crédito:ilustração do Exército dos EUA
Um novo sensor quântico pode analisar todo o espectro de radiofrequência e sinais do mundo real, desencadeando novos potenciais para comunicações de soldados, consciência do espectro e guerra eletrônica.
Pesquisadores do exército construíram o sensor quântico, que pode amostrar o espectro de radiofrequência - da freqüência zero até 20 GHz - e detectar rádio AM e FM, Bluetooth, Wi-Fi e outros sinais de comunicação.
O sensor Rydberg usa feixes de laser para criar átomos Rydberg altamente excitados diretamente acima de um circuito de micro-ondas, para aumentar e aprimorar a parte do espectro que está sendo medido. Os átomos de Rydberg são sensíveis à voltagem do circuito, permitindo que o dispositivo seja usado como uma sonda sensível para uma ampla gama de sinais no espectro de RF.
"Todas as demonstrações anteriores de sensores atômicos Rydberg só foram capazes de detectar regiões pequenas e específicas do espectro de RF, mas nosso sensor agora opera continuamente em uma ampla faixa de frequência pela primeira vez, "disse o Dr. Kevin Cox, pesquisador do Comando de Desenvolvimento de Capacidades de Combate do Exército dos EUA, agora conhecido como DEVCOM, Laboratório de Pesquisa do Exército. "Este é um passo realmente importante para provar que os sensores quânticos podem fornecer um novo, e dominante, conjunto de recursos para nossos soldados, que estão operando em um campo de batalha eletromagnético cada vez mais complexo. "
Os pesquisadores excitam átomos de rubídio para estados de Rydberg de alta energia. Os átomos interagem fortemente com os campos elétricos do circuito, permitindo a detecção e demodulação de qualquer sinal recebido no circuito. Crédito:ilustração do Exército dos EUA
O analisador de espectro Rydberg tem o potencial de superar as limitações fundamentais da eletrônica tradicional em sensibilidade, largura de banda e faixa de freqüência. Por causa disso, o analisador de espectro Rydberg do laboratório e outros sensores quânticos têm o potencial de abrir uma nova fronteira de sensores do Exército para consciência de espectro, guerra eletronica, sensoriamento e comunicações - parte da estratégia de modernização do Exército.
"Dispositivos baseados em constituintes quânticos são uma das principais prioridades do Exército para permitir surpresa técnica no competitivo espaço de batalha futuro, "disse o pesquisador do Exército Dr. David Meyer." Sensores quânticos em geral, incluindo aquele demonstrado aqui, oferecem sensibilidade e precisão incomparáveis para detectar uma ampla gama de sinais de missão crítica. "
O jornal revisado por pares Revisão Física Aplicada publicou as descobertas dos pesquisadores, Analisador de espectro Rydberg acoplado a guia de onda de 0 a 20 GigaHerz, em coautoria com os pesquisadores do Exército, drs. David Meyer, Paul Kunz, e Kevin Cox
Os pesquisadores usam um aparelho experimental analisador de espectro Rydberg no DEVCOM Army Research Lab. Crédito:Exército dos EUA
Os pesquisadores planejam um desenvolvimento adicional para melhorar a sensibilidade do sinal do analisador de espectro Rydberg, com o objetivo de superar a tecnologia de ponta existente.
"Um esforço significativo de física e engenharia ainda é necessário antes que o analisador Rydberg possa se integrar a um dispositivo testável em campo, "Disse Cox." Um dos primeiros passos será entender como reter e melhorar o desempenho do dispositivo conforme o tamanho do sensor é reduzido. O Exército emergiu como um desenvolvedor líder de sensores Rydberg, e esperamos que mais pesquisas de ponta resultem conforme esse conceito de tecnologia futurista rapidamente se torne uma realidade. "
