Ricevitore quantistico che capta tutte le radiofrequenze

Un nuovo sensore quantistico può analizzare l'intero spettro di radiofrequenze e segnali del mondo reale, liberando nuovi potenziali per le comunicazioni dei soldati, la consapevolezza dello spettro e la guerra elettronica.

I ricercatori dell'esercito hanno costruito il sensore quantistico, che può campionare lo spettro di radiofrequenze - da zero fino a 20 GHz - e rilevare radio AM e FM, Bluetooth, Wi-Fi e altri segnali di comunicazione.

Il sensore di Rydberg, descritto sulla rivista peer-reviewed Physical Review Applied (1) utilizza raggi laser per creare atomi di Rydberg altamente eccitati direttamente sopra un circuito a microonde, per aumentare e perfezionare la porzione dello spettro misurata. Gli atomi di Rydberg sono sensibili alla tensione del circuito, consentendo al dispositivo di essere utilizzato come sonda sensibile per l'ampia gamma di segnali nello spettro RF.

Il dottor Kevin C. Cox, (2) ricercatore presso il Comando per lo sviluppo delle capacità di combattimento dell'esercito americano, ora noto come DEVCOM, Army Research Laboratory, asserisce: «Tutte le precedenti dimostrazioni dei sensori atomici Rydberg sono state in grado di rilevare solo regioni piccole e specifiche dello spettro RF, ma il nostro sensore ora opera continuamente su un'ampia gamma di frequenze per la prima volta. Questo è un passo davvero importante per dimostrare che i sensori quantistici possono fornire una nuova e dominante serie di capacità per i nostri soldati, che operano in uno spazio di battaglia elettromagnetico sempre più complesso».

L'analizzatore di spettro Rydberg ha il potenziale per superare i limiti fondamentali dell'elettronica tradizionale in termini di sensibilità, larghezza di banda e gamma di frequenze. Per questo motivo, l'analizzatore di spettro Rydberg del laboratorio e altri sensori quantistici hanno il potenziale per sbloccare una nuova frontiera dei sensori dell'esercito per la consapevolezza dello spettro, la guerra elettronica, il rilevamento e le comunicazioni - parte della strategia di modernizzazione dell'esercito.

Il dottor David Meyer, (3) ricercatore dell'esercito, sostiene: «I dispositivi basati su componenti quantistici sono una delle massime priorità dell'esercito per consentire la sorpresa tecnica nel competitivo spazio di battaglia futuro. I sensori quantistici in generale, incluso quello qui dimostrato, offrono una sensibilità e un'accuratezza senza precedenti per rilevare un'ampia gamma di segnali mission-critical».

I ricercatori pianificano un ulteriore sviluppo per migliorare la sensibilità del segnale dell'analizzatore di spettro Rydberg, con l'obiettivo di superare la tecnologia all'avanguardia esistente.

Secondo il dottor Kevin C. Cox «Sono ancora necessari notevoli sforzi fisici e ingegneristici prima che l'analizzatore Rydberg possa integrarsi in un dispositivo testabile sul campo. Uno dei primi passi sarà capire come mantenere e migliorare le prestazioni del dispositivo man mano che le dimensioni del sensore diminuiscono. L'esercito è emerso come uno sviluppatore leader di sensori Rydberg e ci aspettiamo che la ricerca più all'avanguardia si traduca in questa tecnologia futuristica. concetto diventa rapidamente una realtà».

Il DEVCOM Army Research Laboratory è un elemento del comando di sviluppo delle capacità di combattimento dell'esercito degli Stati Uniti. In qualità di laboratorio di ricerca aziendale dell'esercito, ARL sta rendendo operativa la scienza per ottenere un overmatch trasformazionale. Attraverso la collaborazione tra le competenze tecniche principali del comando, DEVCOM guida la scoperta, lo sviluppo e la fornitura delle capacità basate sulla tecnologia necessarie per rendere i soldati più efficaci nel vincere le guerre nazionali e tornare a casa sani e salvi. DEVCOM è uno dei principali comandi subordinati dell'Esercito Futures Command.

Riferimenti:

(1) Waveguide-Coupled Rydberg Spectrum Analyzer from 0 to 20 GHz

(2) Kevin C. Cox

(3) David Meyer

Descrizione foto: Un ricevitore e un analizzatore di spettro Rydberg rileva un'ampia gamma di segnali di radiofrequenza del mondo reale sopra un circuito a microonde tra cui radio AM, radio FM, Wi-Fi e Bluetooth. / I ricercatori eccitano gli atomi di rubidio negli stati di Rydberg ad alta energia. Gli atomi interagiscono fortemente con i campi elettrici del circuito, consentendo il rilevamento e la demodulazione di qualsiasi segnale ricevuto nel circuito. - Credit: U.S. Army illustration.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Army researchers detect broadest frequencies ever with quantum receiver