Een kwantumsensor kan soldaten een manier geven om communicatiesignalen over het hele radiofrequentiespectrum te detecteren, van 0 tot 100 GHz, aldus onderzoekers van het leger.

Een dergelijke brede spectrale dekking door een enkele antenne is onmogelijk met een traditioneel ontvangersysteem, en zou meerdere systemen van individuele antennes nodig hebben, versterkers en andere componenten.

in 2018, Legerwetenschappers waren de eersten ter wereld die een kwantumontvanger maakten die zeer opgewonden, supergevoelige atomen - bekend als Rydberg-atomen - om communicatiesignalen te detecteren, zei David Meyer, een wetenschapper bij het Army Research Laboratory van het Amerikaanse leger Combat Capabilities Development Command. De onderzoekers berekenden de kanaalcapaciteit van de ontvanger, of snelheid van gegevensoverdracht, gebaseerd op fundamentele principes, en bereikte die prestatie vervolgens experimenteel in hun laboratorium - de resultaten van andere groepen met ordes van grootte verbeterend, zei Meijer.

"Deze nieuwe sensoren kunnen erg klein en vrijwel ondetecteerbaar zijn, soldaten een ontwrichtend voordeel geven, Meyer zei. "Op Rydberg-atoom gebaseerde sensoren zijn pas onlangs overwogen voor algemene elektrische velddetectietoepassingen, ook als communicatieontvanger. Hoewel bekend is dat Rydberg-atomen over het algemeen gevoelig zijn, een kwantitatieve beschrijving van de gevoeligheid over het gehele operationele bereik is nooit gedaan."

Om mogelijke toepassingen te beoordelen, Legerwetenschappers hebben een analyse uitgevoerd van de gevoeligheid van de Rydberg-sensor voor oscillerende elektrische velden over een enorm frequentiebereik - van 0 tot 10 ¹² Hertz. De resultaten tonen aan dat de Rydberg-sensor signalen over het hele spectrum betrouwbaar kan detecteren en gunstig afsteekt bij andere gevestigde elektrische veldsensortechnologieën, zoals elektro-optische kristallen en dipool-antennegekoppelde passieve elektronica.

"Quantummechanica stelt ons in staat om de sensorkalibratie en ultieme prestaties in zeer hoge mate te kennen, en het is identiek voor elke sensor, " Zei Meyer. "Dit resultaat is een belangrijke stap om te bepalen hoe dit systeem in het veld kan worden gebruikt."

Dit werk ondersteunt de moderniseringsprioriteiten van het leger in computernetwerken van de volgende generatie en verzekerde positie, navigatie en timing, omdat het mogelijk nieuwe communicatieconcepten of benaderingen voor detectie van RF-signalen voor geolocatie zou kunnen beïnvloeden.

In de toekomst, Legerwetenschappers zullen methoden onderzoeken om de gevoeligheid te blijven verbeteren om nog zwakkere signalen te detecteren en detectieprotocollen voor meer gecompliceerde golfvormen uit te breiden.