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全球首例!美国陆军演示原子量子传感器实现的远距离无线电通信

光子盒研究院 光子盒 2024-03-26
光子盒研究院

12月21日,美国陆军与Rydberg Technologies这家初创企业合作,在世界上首次利用原子量子接收器实现了远距离无线电通信,这一突破将大大有助于新的防干扰或防黑客通信。


Rydberg Technologies公司是里德堡量子技术的全球领导者和射频(RF)量子传感领域的先驱,该公司宣布,在最近举行的美国陆军作战能力发展司令部(DEVCOM)C5ISR中心网络现代化实验2023(NetModX23)活动中,该公司推出了低尺寸、低重量、低功耗(SWaP)原子接收器,并成功演示了世界上首次使用原子量子传感器进行远距离无线电通信,该活动是下一代通信和情报技术的试验场。

什么是量子传感器?量子传感器是一种接收器或天线,它对电磁场中非常微小的变化的灵敏度远远高于普通的接收器或天线,而且耗能极低。

论文链接:https://arxiv.org/abs/1808.08589
它们为何如此灵敏?正如Rydberg Technologies公司首席执行官戴夫·安德森(Dave Anderson)在2018年的论文中解释的那样,关键在于里德堡原子,它是具有极度激发电子的铯原子,使其具有较高的量子数,反映了电子与原子核之间的较大距离。这种距离使原子对电磁场的微妙变化有非常敏锐的反应。反过来,也可以利用这种反应来探测无线电波,而这是普通天线所无法实现的。
这种传感器可用于多种用途,如探测比传统天线更多的波长,而且对电磁干扰的敏感度较低。
这是五角大楼在展望未来时所关注的一个重要军事问题,因为未来的对手将拥有极其有效的电磁战能力。量子传感器能让部队探测到原本难以发现的无人机或携带高科技通信设备的士兵,甚至是加密设备——尽管它不会解密通信本身。
它还能帮助部队在频谱内找到新的小块区域,即使在电磁干扰严重的情况下,也能在无人机、喷气机、舰船、卫星和士兵之间进行通信。
“ARx(原子天线接收器)在超过1公里的距离上演示了射频信号接收和无线电通信。这既不是实际限制,也不是基本限制。这是该技术在远距离信号传输方面的首次演示。”安德森表示,还需要进一步小型化和加固这些系统,以便广泛部署。
“下一步的研究和实验包括推动原子和光的基本能力,我们离基本量子极限还很远。”
此次,里德堡原子接收器的开发得到了国防创新部下属的国家安全创新资本(NSIC)资助计划的支持。这一支持凸显了在国家安全和商业领域推进量子技术的战略重要性。
参考链接:[1]https://www.defenseone.com/technology/2023/12/army-tests-long-range-quantum-radio-communication/392979/[2]https://dnyuz.com/2023/12/21/army-tests-long-range-quantum-radio-communication/[3]https://www.einnews.com/pr_news/676562237/rydberg-technologies-demonstrates-world-s-first-long-range-atomic-rf-communication-with-quantum-sensor


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