Les atomes d'une cellule à vapeur de verre sont excités par des faisceaux laser aux états de Rydberg. Ils détectent les champs électriques (provenant de l'antenne dorée en arrière-plan) et impriment les informations sur les faisceaux laser. Crédit :armée américaine
Un capteur quantique pourrait donner aux soldats un moyen de détecter les signaux de communication sur l'ensemble du spectre des fréquences radio, de 0 à 100 GHz, ont déclaré des chercheurs de l'armée.
Une couverture spectrale aussi large par une seule antenne est impossible avec un système de récepteur traditionnel, et nécessiterait plusieurs systèmes d'antennes individuelles, amplificateurs et autres composants.
En 2018, Les scientifiques de l'armée ont été les premiers au monde à créer un récepteur quantique qui utilise des atomes super-sensibles - appelés atomes de Rydberg - pour détecter les signaux de communication, dit David Meyer, un scientifique du laboratoire de recherche de l'armée du commandement du développement des capacités de combat de l'armée américaine. Les chercheurs ont calculé la capacité du canal du récepteur, ou le taux de transmission des données, sur la base de principes fondamentaux, et ont ensuite obtenu cette performance expérimentalement dans leur laboratoire, en améliorant les résultats des autres groupes par ordre de grandeur, dit Meyer.
"Ces nouveaux capteurs peuvent être très petits et pratiquement indétectables, donner aux soldats un avantage perturbateur, " a déclaré Meyer. " Les capteurs à base d'atomes Rydberg n'ont été envisagés que récemment pour les applications générales de détection de champ électrique, y compris en tant que récepteur de communications. Alors que les atomes de Rydberg sont connus pour être largement sensibles, une description quantitative de la sensibilité sur toute la plage de fonctionnement n'a jamais été faite."
Les atomes de Rydberg sont excités optiquement aux états de Rydberg qui détectent les champs de radiofréquence entrants dans l'interprétation de cet artiste. Crédit :armée américaine
Pour évaluer les applications potentielles, Des scientifiques de l'armée ont mené une analyse de la sensibilité du capteur Rydberg aux champs électriques oscillants sur une vaste gamme de fréquences, de 0 à 10 12 Hertz. Les résultats montrent que le capteur Rydberg peut détecter de manière fiable des signaux sur l'ensemble du spectre et se comparer favorablement à d'autres technologies de capteurs de champ électrique établies, tels que les cristaux électro-optiques et l'électronique passive couplée à une antenne dipôle.
"La mécanique quantique nous permet de connaître à un très haut degré l'étalonnage du capteur et les performances ultimes, et c'est identique pour chaque capteur, " Meyer a déclaré. "Ce résultat est une étape importante pour déterminer comment ce système pourrait être utilisé sur le terrain."
Ce travail appuie les priorités de modernisation de l'Armée de terre dans les réseaux informatiques de nouvelle génération et la position assurée, navigation et chronométrage, car cela pourrait potentiellement influencer de nouveaux concepts de communication ou approches de détection de signaux RF pour la géolocalisation.
À l'avenir, Les scientifiques de l'armée étudieront des méthodes pour continuer à améliorer la sensibilité pour détecter des signaux encore plus faibles et étendre les protocoles de détection pour les formes d'onde plus complexes.
