量子射频传感器;量子接收器;暗物质。
量子射频传感器
量子计算机市场是一个新兴和热业务。所以量子传感器市场,一些实体为一系列应用程序开发这一技术。
“量子传感器利用量子态测量,”查尔姆斯理工大学的。“他们利用量子态干扰非常敏感,这意味着他们也有可能成为非常敏感的测量仪器。”
量子传感器在多个应用程序中使用。这些组件可以纳入计量器具,射频系统等等。这些系统承诺克服当今技术的局限性。
在这方面的一个例子,国防高级研究计划局(DARPA)已经启动了一个项目推动射频量子传感器的发展。
项目,被称为量子光阑(QA)项目,是由霍尼韦尔,诺斯罗普·格鲁曼公司、ColdQuanta, SRI国际。集团将发展与更大的敏感性,便携式和定向射频接收器带宽,动态范围比古典射频技术。该项目将推动量子射频传感器技术的发展被称为里德伯传感器。
射频是广泛应用在今天的商业、工业和军事系统。“今天,商业无线基础设施、频谱使用的构造,及以后已经由一百年的天线理论,最初是由德国物理学家海因里希赫兹,”约翰·伯克说,美国国防部高级研究计划局的项目经理带领QA程序。“随着量子的引入,我们有能力取代现有的基本限制天线技术与一套全新的规则。量子光阑试图创建一个范式转变的方式我们访问和使用范围。”
该计划将提前里德伯传感器的发展。“里德伯传感器使用激光来创建高度受激里德伯原子直接在微波电路,以提高和磨练的部分光谱测量,”据陆军研究实验室(支持)。“里德伯原子敏感电路的电压,使设备作为一个敏感的探针广泛的射频频段的信号。”
Ryberg当今antenna-based接收器传感器有几个优势。Ryberg传感器有更高的敏感性、低噪音。“Ryberg传感器没有大小限制等对接收的射频频率的波长,”据DARPA。“这光圈形状和射频频率的分离使里德伯传感器可以被编程在很大的频率范围——从兆赫到太赫兹。”
研究者在QA程序计划演示一个便携式射频接收机系统中使用里德伯传感器。系统能够运行在一个大型光谱范围——从10 mhz到40 ghz,或更多的只有一个天线。研究人员还将开发一个传感元件及其相关电子产品一个立方厘米包,它可以运行在所有频率。此外,传感器将利用激光代替电缆线路,使其更有弹性高功率微波辐射的影响和宽容。
“最近的示威游行的里德伯原子传感器显示,可以访问大部分的射频频谱,但QA旨在超越这些努力通过不断连接这些示威活动在整个光谱,”伯克说。“我们要从简单的演示的功能的设备可以被编程做几乎任何事情,做得比大多数人传统的接收机。这包括加快调整传感器,提高对小信号,增强动态范围,扩大兼容现代信号。”
量子接收器
陆军研究实验室(支持)最近开发了一种量子接收机。
这项技术可能铺平道路走向一个新类在国防应用的传感器,如电子战、传感和通信。它一天能给士兵在战场上检测的方法对整个射频通信信号频谱在一个单一的系统。
在实验室里,陆军研究实验室的原子结合射频接收机和频谱分析仪。系统的核心是一个热里德伯传感器。频谱分析仪”达到120−的内在敏感性,直流耦合,4-MHz瞬时带宽,和超过80分贝的线性动态范围,”根据陆军研究实验室在物理评论科技日报》。
通过附加一个射频天线系统,陆军研究实验室的频谱分析仪可以检测整个射频频段的信号——从零20 ghz频率和检测AM和FM收音机、蓝牙、无线网络等通信信号。
“所有先前的示威游行的里德伯原子传感器只能小和射频频谱的特定区域,但是我们的传感器目前不断在宽频率范围内第一次,”凯文·考克斯说,陆军研究实验室的研究员。“这是一个非常重要的一步证明量子传感器可以提供一种新的占主导地位的,为我们的士兵设置的功能,操作在一个日益复杂电磁战场。
“重大物理和工程工作仍然是必要的里德伯前分析仪可以集成到一个field-testable设备,”考克斯说。”的第一步将是了解如何保持和提高设备的性能随着传感器大小却降低了。军队已经成为里德伯传感器的主要开发人员,我们期待更多的尖端研究结果未来技术概念迅速成为现实。”
暗物质
美国国家标准与技术研究院(NIST)开发了一种新的量子传感器一种技术,可以从暗物质探测信号。
理论上,宇宙的4.9%由看得见的物质,如质子、中子和电子。然后,一些宇宙暗能量的68.3%,而剩下的26.8%是暗物质。因此,宇宙中暗物质的存在,但它是无形的整个电磁波谱。不过,到目前为止,研究人员无法直接观察或检测暗物质。
有几个实体各实验室在世界范围内寻找暗物质。如果一个人能找到或发现暗物质,这可能让研究人员更好地理解宇宙的起源和物质。
NIST的量子传感器由150个铍离子在磁场中。离子配置在一个平面二维晶体直径一米的200/1000000。
这个传感器可以测量外部电场振动频率相同的水晶与10倍以上任何先前证明原子传感器的灵敏度。
“离子晶体可以检测某些类型的暗物质——例子就可以和隐藏的光子与正常物质通过微弱的电场,”约翰说Bollinger NIST。“暗物质构成背景信号的振荡频率取决于暗物质粒子的质量。暗物质的实验寻找这种类型的工作已经进行了十多年超导电路。捕获离子的运动提供了敏感性在不同的频率范围。”
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