Kredit:NIST
Forskare vid National Institute of Standards and Technology (NIST) har anpassat sin atombaserade radiomottagare för att upptäcka och visa live färg-tv och videospel.
Atombaserade kommunikationssystem är av praktiskt intresse eftersom de kan vara fysiskt mindre och mer toleranta mot bullriga miljöer än konventionell elektronik. Att lägga till videokapacitet kan förbättra radiosystem på till exempel avlägsna platser eller nödsituationer.
NIST:s mottagare använder atomer framställda i högenergiska "Rydberg"-tillstånd, som är ovanligt känsliga för elektromagnetiska fält, inklusive radiosignaler. Dessa sensorer möjliggör även signaleffektmätningar kopplade till det internationella enhetssystemet (SI). Det senaste verket, beskrivet i AVS Quantum Science , är den första som demonstrerar videomottagning.
"Vi kom på hur man streamar och tar emot videor genom Rydbergs atomsensorer", sa projektledaren Chris Holloway. "Nu gör vi videoströmning och kvantspel, streamar videospel genom atomerna. Vi kodade i princip videospelet på en signal och upptäckte det med atomerna. Utsignalen matas direkt in i TV:n."
Forskare använder två olika färglasrar för att förbereda gasformiga rubidiumatomer i Rydberg-tillstånd i en glasbehållare. Teamet använde tidigare installationen med cesiumatomer för att demonstrera den grundläggande radiomottagaren och en "hörlurs" -apparat för att öka känsligheten hundra gånger.
För att förbereda sig för att ta emot video appliceras en stabil radiosignal på glasbehållaren fylld med atomer. Teamet kan upptäcka energiskiften i Rydberg-atomerna som modulerar denna bärarsignal. Den modulerade utsignalen matas sedan till en TV. En analog-till-digital-omvandlare omvandlar signalen till ett videografikarrayformat för visning.
För att visa en livevideosignal eller ett videospel skickas denna ingång från en videokamera för att modulera den ursprungliga bärsignalen, som sedan matas till en hornantenn som styr överföringen till atomerna. Forskare använder den ursprungliga bärarsignalen som referens och jämför den med den slutliga videoutgången som detekteras genom atomerna för att utvärdera systemet.
Forskarna studerade laserstrålarnas storlekar, krafter och detektionsmetoder som krävs för att atomerna ska ta emot video i standardformat. Strålstorleken påverkar den genomsnittliga tiden atomerna förblir i laserinteraktionszonen. Denna tid är omvänt relaterad till mottagarens bandbredd; det vill säga en kortare tid och mindre stråle ger mer data. Det beror på att atomer rör sig in och ut ur interaktionszonen, så mindre områden resulterar i en högre signal "uppdateringshastighet" och bättre upplösning.
Forskare fann att små stråldiametrar (mindre än 100 mikrometer) för båda lasrarna ledde till mycket snabbare svar och färgmottagning. Systemet uppnådde en datahastighet i storleksordningen 100 megabit per sekund, vilket anses vara en utmärkt hastighet för videospel och hushållsinternet. Forskning pågår för att öka systemets bandbredd och datahastigheter. + Utforska vidare
