Un récepteur et analyseur de spectre Rydberg détecte une large gamme de signaux de fréquence radio du monde réel au-dessus d'un circuit micro-ondes, y compris la radio AM, Radio FM, Wi-Fi et Bluetooth. Crédit :illustration de l'armée américaine
Un nouveau capteur quantique peut analyser le spectre complet des radiofréquences et des signaux du monde réel, libérer de nouveaux potentiels pour les communications des soldats, la connaissance du spectre et la guerre électronique.
Les chercheurs de l'armée ont construit le capteur quantique, qui peut échantillonner le spectre radiofréquence - de la fréquence zéro jusqu'à 20 GHz - et détecter les radios AM et FM, Bluetooth, Wi-Fi et autres signaux de communication.
Le capteur Rydberg utilise des faisceaux laser pour créer des atomes Rydberg hautement excités directement au-dessus d'un circuit micro-ondes, pour amplifier et affiner la portion du spectre mesurée. Les atomes de Rydberg sont sensibles à la tension du circuit, permettant à l'appareil d'être utilisé comme une sonde sensible pour la large gamme de signaux dans le spectre RF.
"Toutes les démonstrations précédentes de capteurs atomiques Rydberg n'ont pu détecter que des régions petites et spécifiques du spectre RF, mais notre capteur fonctionne maintenant en continu sur une large plage de fréquences pour la première fois, " a déclaré le Dr Kevin Cox, chercheur au U.S. Army Combat Capabilities Development Command, maintenant connu sous le nom de DEVCOM, Laboratoire de recherche de l'armée. « C'est une étape vraiment importante pour prouver que les capteurs quantiques peuvent fournir un nouveau, et dominante, ensemble de capacités pour nos soldats, qui opèrent dans un espace de bataille électromagnétique de plus en plus complexe."
Les chercheurs excitent les atomes de rubidium vers des états de Rydberg à haute énergie. Les atomes interagissent fortement avec les champs électriques du circuit, permettant la détection et la démodulation de tout signal reçu dans le circuit. Crédit :illustration de l'armée américaine
L'analyseur de spectre Rydberg a le potentiel de dépasser les limites fondamentales de l'électronique traditionnelle en termes de sensibilité, bande passante et gamme de fréquences. À cause de ce, l'analyseur de spectre Rydberg du laboratoire et d'autres capteurs quantiques ont le potentiel de débloquer une nouvelle frontière des capteurs de l'armée pour la connaissance du spectre, guerre électronique, la détection et les communications, faisant partie de la stratégie de modernisation de l'Armée de terre.
« Les appareils basés sur des composants quantiques sont l'une des principales priorités de l'armée pour permettre la surprise technique dans le futur espace de bataille concurrentiel, " a déclaré le chercheur de l'armée, le Dr David Meyer. " Les capteurs quantiques en général, y compris celui démontré ici, offrent une sensibilité et une précision inégalées pour détecter une large gamme de signaux critiques."
La revue à comité de lecture Examen physique appliqué publié les conclusions des chercheurs, Analyseur de spectre Rydberg couplé à un guide d'onde de 0 à 20 GigaHerz, co-écrit par les chercheurs de l'armée Drs. David Meyer, Paul Kunz, et Kevin Cox
Les chercheurs utilisent un appareil expérimental d'analyseur de spectre Rydberg au laboratoire de recherche de l'armée DEVCOM. Crédit :armée américaine
Les chercheurs prévoient un développement supplémentaire pour améliorer la sensibilité du signal de l'analyseur de spectre Rydberg, visant à surpasser la technologie de pointe existante.
"Des efforts importants en physique et en ingénierie sont encore nécessaires avant que l'analyseur Rydberg puisse s'intégrer dans un appareil testable sur le terrain, " a déclaré Cox. " L'une des premières étapes consistera à comprendre comment conserver et améliorer les performances de l'appareil lorsque la taille du capteur est réduite. L'armée est devenue l'un des principaux développeurs de capteurs Rydberg, et nous nous attendons à ce que davantage de recherches de pointe en résultent à mesure que ce concept technologique futuriste deviendra rapidement une réalité. »
