En kvantsensor kan ge soldater ett sätt att upptäcka kommunikationssignaler över hela radiofrekvensspektrumet, från 0 till 100 GHz, sa forskare från armén.

Så bred spektral täckning med en enda antenn är omöjlig med ett traditionellt mottagarsystem, och skulle kräva flera system med enskilda antenner, förstärkare och andra komponenter.

År 2018, Arméforskare var de första i världen som skapade en kvantmottagare som använder mycket upphetsad, supersensitiva atomer-känd som Rydbergatomer-för att upptäcka kommunikationssignaler, sa David Meyer, en forskare vid U.S. Army Combat Capabilities Development Command's Army Research Laboratory. Forskarna beräknade mottagarens kanalkapacitet, eller hastigheten för dataöverföring, baserat på grundläggande principer, och uppnådde sedan den prestandan experimentellt i deras labb - förbättrade andra gruppers resultat med storleksordningar, Sa Meyer.

"Dessa nya sensorer kan vara mycket små och praktiskt taget odetekterbara, ge soldater en störande fördel, "Sade Meyer." Rydberg-atombaserade sensorer har bara nyligen övervägts för allmänna elektriska fältavkänningsapplikationer, inklusive som kommunikationsmottagare. Medan Rydbergatomer är kända för att vara allmänt känsliga, en kvantitativ beskrivning av känsligheten för hela verksamhetsområdet har aldrig gjorts. "

För att bedöma potentiella ansökningar, Arméforskare gjorde en analys av Rydbergsensorns känslighet för oscillerande elektriska fält över ett enormt frekvensområde - från 0 till 10 ¹² Hertz. Resultaten visar att Rydberg -sensorn på ett tillförlitligt sätt kan detektera signaler över hela spektrumet och jämföra positivt med andra etablerade elektriska fältsensortekniker, såsom elektrooptiska kristaller och dipolantennkopplad passiv elektronik.

"Kvantmekanik gör att vi i mycket hög grad kan känna av sensorns kalibrering och ultimata prestanda, och det är identiskt för varje sensor, "Meyer sa." Detta resultat är ett viktigt steg för att avgöra hur detta system kan användas i fältet. "

Detta arbete stöder arméns moderniseringsprioriteringar i nästa generations datanätverk och säker position, navigation och timing, eftersom det potentiellt kan påverka nya kommunikationskoncept eller metoder för att upptäcka RF -signaler för geolokalisering.

I framtiden, Arméforskare kommer att undersöka metoder för att fortsätta förbättra känsligheten för att upptäcka ännu svagare signaler och utöka detekteringsprotokoll för mer komplicerade vågformer.