新技術(shù)：原子天線將實(shí)現(xiàn)更快速的無線通信
2019-04-12 10:12:28 射頻微波網(wǎng)天線是典型的金屬棒的集合，它接收通過的無線電波并將其能量轉(zhuǎn)換成電流，然后將其放大。有人可能會說，優(yōu)良的老式無線電天線自20世紀(jì)初以來就能很好地為我們提供服務(wù)，為什么我們需要用別的東西來取代它呢?
Rydberg技術(shù)公司的David Anderson認(rèn)為，天線依賴于波長的大小，所以它們的大小取決于它們試圖測量的信號的波長(它們需要大約是它們被設(shè)計(jì)來接收的波長的一半大小)。這意味著你需要幾個(gè)不同尺寸的天線來測量不同的無線電頻率。
Anderson是發(fā)表在arXiv上的一篇新論文的合著者，該論文描述了一種替代傳統(tǒng)天線的新方法，該方法基于充滿所謂“里德伯原子”氣體的蒸氣腔。這就意味著原子處于一種特殊的激發(fā)態(tài)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于它們的基態(tài)(最低能量)。這使得它們對通過的電場特別敏感，比如無線電波的交變磁場。總之，你所需要的只是一種檢測這些相互作用的方法，然后把它們變成量子傳感器。
你可以設(shè)計(jì)在任何頻率工作的接收機(jī)，也可以更容易地避免有意的電磁干擾
Rydberg技術(shù)團(tuán)隊(duì)意識到，他們可以用調(diào)到正確臨界頻率的激光來清除充滿激發(fā)鈀原子的蒸汽腔。這使得原子飽和，因?yàn)樗鼈儾荒芪崭嗟墓?，從而第二束激光就可以直接穿過原子，有效地使氣體透明。這種轉(zhuǎn)變發(fā)生的臨界頻率會隨著電波的通過而改變，因此來自第二束激光的光也會隨之閃爍。蒸氣腔成為一個(gè)純光學(xué)無線電波探測器，不需要任何電線或電路。
Anderson說，除此之外，它還能測量脈沖和調(diào)制的無線電波磁場，這就是信息通過無線電波傳輸?shù)姆绞健Ｋ麄円呀?jīng)用AM和FM微波對這個(gè)概念進(jìn)行了測試，以傳輸不同團(tuán)隊(duì)成員唱“瑪麗有只小羊羔”的錄音——是為了向托馬斯·愛迪生致敬，他在1877年發(fā)明留聲機(jī)時(shí)也唱過這首歌。
蒸氣腔的全光學(xué)特性意味著，即使它們受到像太陽耀斑那樣的強(qiáng)烈電磁輻射的沖擊，也不會因?yàn)闆]有電路而永久受損。這是電網(wǎng)或某些防御系統(tǒng)和衛(wèi)星的主要問題。這些電池是安全通信的理想選擇。
探測器的電池非常小，只有毫米大小，有可能進(jìn)一步縮小。但是，他們需要一個(gè)重要的備份系統(tǒng)來操作，因?yàn)樗€沒有小型化。Anderson說：“今天的汽車儀表盤里還裝不下無線電設(shè)備。”“但是原子鐘為我們現(xiàn)在所稱的量子技術(shù)鋪平了道路”，它們最初是作為大型桌面設(shè)備出現(xiàn)的。最終，科學(xué)家們找到了使它們變得足夠小以適應(yīng)商業(yè)系統(tǒng)的方法。
Anderson預(yù)見了原子無線電會有的類似軌跡。在接下來的幾年里，他確信他們將會有一個(gè)手提箱大小的系統(tǒng)，可以很好地安裝在飛機(jī)或輪船上。也許有一天，這些蒸汽腔將取代那些討厭的汽車天線，讓它們變得更美觀些。
哈佛造原子級別無線電接收機(jī)，可放置在人體內(nèi)使用
時(shí)間：2016年12月20日 來源：中國科技網(wǎng)
隨著科技的發(fā)展，無線電設(shè)備早已從最初軍用時(shí)期笨重的“背包”變成了便攜的設(shè)備，目前為止我們使用的無線電設(shè)備大小基本都是在可手持的范圍，然而無線電設(shè)備最小的尺寸能都做到多小呢？
據(jù)外媒報(bào)道，哈佛大學(xué)約翰·鮑爾森工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院的研究人員創(chuàng)造出了世界上最小的無線電接收器，這個(gè)小型無線電裝置是建立在原子尺度上的。據(jù)了解，該團(tuán)隊(duì) 的對于小型無線電裝置的設(shè)計(jì)方式是將無線電接收器的裝配件置于兩個(gè)原子尺寸的構(gòu)件中，并且該構(gòu)件能夠承受極端惡劣的環(huán)境。
據(jù)了解，這個(gè)團(tuán)隊(duì)通過用氮原子代替金剛石晶體中的一個(gè)碳原子，然后除去相鄰的氮原子來創(chuàng)建一個(gè)氮空位（NV）中心而創(chuàng)造出一個(gè)系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)說白了是一個(gè)旁邊有個(gè)洞的、并且可以發(fā)射單個(gè)光電子或檢測弱磁場的氮原子。 NV中心也具有光致發(fā)光性質(zhì)，這也就就意味著NV中心可以將信息轉(zhuǎn)換為光，使其成為用于量子計(jì)算，光子學(xué)和傳感的大和潛在系統(tǒng)。
一般來說，構(gòu)建無線電接收器需要五個(gè)組件，包括電源，接收器，換能器，揚(yáng)聲器和調(diào)諧器，而該團(tuán)隊(duì)則使用綠色激光為NV中心的電子提供能量，當(dāng)供電時(shí)，電子對包括FM波的電磁場敏感，當(dāng)接收到該音頻信號時(shí)，其作為紅光發(fā)射，可以由光電二極管解釋并轉(zhuǎn)換為電流，接著通過揚(yáng)聲器或耳機(jī)將該電流轉(zhuǎn)換為聲音，然后可以使用電磁體來調(diào)諧無線電臺，從而產(chǎn)生可在約660°F下工作的無線電接收器。
另外，該團(tuán)隊(duì)表示，這個(gè)組件也是生物相容的，意味著它可以放置在人體內(nèi)，以后發(fā)展成熟，人體就能自帶無線電接收了。
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