Tecnologia Científica

Novo receptor quântico, o primeiro a detectar todo o espectro de radiofrequência
Os 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.
Por Laboratório de Pesquisa do Exército - 05/02/2021


Um receptor Rydberg e analisador de espectro detecta uma ampla gama de sinais de frequência de rádio do mundo real acima de um circuito de micro-ondas, incluindo rádio AM, rádio 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, liberando novos potenciais para comunicações de soldados, consciência de espectro e guerra eletrônica.

Os 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 ponta de prova sensível para uma ampla gama de sinais no espectro de RF.

"Todas as demonstrações anteriores dos 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 capacidades 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 frequência. 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 eletrônica, 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 do futuro", disse o pesquisador do Exército Dr. David Meyer. "Os sensores quânticos em geral, incluindo o demonstrado aqui, oferecem sensibilidade e precisão incomparáveis ​​para detectar uma ampla gama de sinais de missão crítica."

O jornal Physical Review Applied, revisado por pares, publicou as descobertas dos pesquisadores, analisador de espectro de Rydberg acoplado a Waveguide de 0 a 20 GigaHerz, com coautoria de 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 ser integrado a um dispositivo testável em campo", disse Cox. "Uma das primeiras etapas 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 dessa tecnologia futurística conceito rapidamente se torna uma realidade. "

 

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