Onderzoekers van het National Institute of Standards and Technology (NIST) hebben hun op atomen gebaseerde radio-ontvanger aangepast om live kleurentelevisie en videogames te detecteren en weer te geven.

Op atoom gebaseerde communicatiesystemen zijn van praktisch belang omdat ze fysiek kleiner kunnen zijn en toleranter voor lawaaierige omgevingen dan conventionele elektronica. Het toevoegen van videomogelijkheden zou de radiosystemen op bijvoorbeeld afgelegen locaties of noodsituaties kunnen verbeteren.

De ontvanger van NIST maakt gebruik van atomen die zijn geprepareerd in "Rydberg"-toestanden met hoge energie, die ongewoon gevoelig zijn voor elektromagnetische velden, inclusief radiosignalen. Deze sensoren maken ook signaalvermogensmetingen mogelijk die zijn gekoppeld aan het internationale systeem van eenheden (SI). Het nieuwste werk, beschreven in AVS Quantum Science , is de eerste die video-ontvangst demonstreert.

"We hebben ontdekt hoe we video's kunnen streamen en ontvangen via de Rydberg-atoomsensoren", zei projectleider Chris Holloway. "Nu doen we aan videostreaming en kwantumgaming, waarbij we videogames door de atomen streamen. We hebben de videogame in feite gecodeerd op een signaal en gedetecteerd met de atomen. De uitvoer wordt rechtstreeks naar de tv gevoerd."

Onderzoekers gebruiken twee verschillende kleurenlasers om gasvormige rubidium-atomen in Rydberg-staten in een glazen container te bereiden. Het team gebruikte eerder de opstelling met cesiumatomen om de basisradio-ontvanger en een "hoofdtelefoon" -apparaat te demonstreren om de gevoeligheid honderdvoudig te vergroten.

Ter voorbereiding op het ontvangen van video wordt een stabiel radiosignaal toegevoerd aan de glazen container gevuld met atomen. Het team kan energieverschuivingen detecteren in de Rydberg-atomen die dit draaggolfsignaal moduleren. De gemoduleerde output wordt vervolgens naar een televisie gevoerd. Een analoog-naar-digitaal-omzetter zet het signaal om in een videografisch array-formaat voor weergave.

Om een ​​live videosignaal of videogame weer te geven, wordt deze invoer verzonden vanaf een videocamera om het oorspronkelijke draaggolfsignaal te moduleren, dat vervolgens wordt toegevoerd aan een hoornantenne die de transmissie naar de atomen stuurt. Onderzoekers gebruiken het originele draaggolfsignaal als referentie en vergelijken het met de uiteindelijke video-uitvoer die door de atomen wordt gedetecteerd om het systeem te evalueren.

De onderzoekers bestudeerden de afmetingen, het vermogen en de detectiemethoden van de laserstralen die nodig zijn om de atomen video in standaarddefinitieformaat te laten ontvangen. De bundelgrootte is van invloed op de gemiddelde tijd dat de atomen in de laserinteractiezone blijven. Deze tijd is omgekeerd evenredig met de bandbreedte van de ontvanger; dat wil zeggen, een kortere tijd en een kleinere bundel produceren meer gegevens. Dat komt omdat atomen in en uit de interactiezone bewegen, dus kleinere gebieden resulteren in een hogere signaalverversingssnelheid en een betere resolutie.

Onderzoekers ontdekten dat kleine bundeldiameters (minder dan 100 micrometer) voor beide lasers tot veel snellere reacties en kleurontvangst leidden. Het systeem bereikte een datasnelheid in de orde van 100 megabits per seconde, beschouwd als een uitstekende snelheid voor videogames en internet voor huishoudelijk gebruik. Er wordt onderzoek gedaan om de bandbreedte en datasnelheden van het systeem te verhogen. + Verder verkennen

Aangepaste 'koptelefoons' versterken de ontvangst van atomaire radio 100-voudig