Kwantumontvanger bestrijkt 20 GHz in een keer

Onderzoekers van het Amerikaanse leger hebben een kwantumontvanger gebouwd. Die kwantumontvanger bestrijkt in een keer 20 GHz van het RF-spectrum. De kwantum-sensor, eigenlijk een Rydberg sensor, detecteert AM en FM radiosignalen van 0 tot 20 GHz. Dat geldt ook voor Bluetooth, WiFI en andere radiofrequente signalen. Het wetenschappelijke tijdschrift Physical Review Applied publiceerde de resultaten. Het artikel “Waveguide-coupled Rydberg spectrum analyzer from 0 to 20 Gigaherz” is mede geschreven door de onderzoekers van het Amerikaanse leger David Meyer, Paul Kunz, and Kevin Cox.

Rydberg sensor

De Rydberg sensor gebruikt laserstralen om daarmee aangeslagen Rydberg-atomen direct boven een microgolfcircuit te maken. Rydberg atomen zijn gevoelig voor spanningen in het circuit, waardoor het een gevoelige sensor is voor RF-signalen. Die signalen bestrijken ook nog eens een groot deel van het RF-spectrum. Cox, onderzoeker bij het DEFCOM Army Research Laboratory noemt het een een belangrijke stap voorwaarts. Met name in het aantonen dat kwantumsensors een belangrijke aanvulling kunnen zijn voor soldaten in een immers steeds complexer electromagnetisch strijdveld.

Volgens Cox waren eerdere Rydberg sensoren alleen in staat kleinere delen van het spectrum te bemonsteren. De nieuwere technologie maakt gebruik van rubidium-atomen, aangeslagen naar een hoogenergetische Rydberg staat. Die atomen reageren vervolgens met het electrisch veld in het circuit. Daarmee is detectie en demodulatie van ontvangen signalen mogelijk. Een Rydberg spectrum analyser heeft de potentie fundamentele beperkingen van traditionele electronica in gevoeligheid, bandbreedte en frequentiebereik te doorbreken.

De onderzoekers zijn van plan nog meer verbeteringen te ontwikkelen. Die moeten de gevoeligheid van de kwantum ontvanger verbeteren. Een belangrijke natuurkundige en technische inspanning is nog steeds nodig om de Rydberg analyser tot een apparaat te maken, dat in het veld getest kan worden.

Kwantumtheorie voor dummies

Wilt u meer weten over kwantumtheorie? Professor Miquel Morales beschrijft het in een artikelenreeks op Ars Technica. Daarin neemt hij ons mee in de wondere wereld van de kwantumtheorie en hoe die invloed heeft op ons dagelijks leven. Dat allemaal zonder (al te) moeilijke woorden en zonder wiskunde. Wel in het engels, maar ook hier helpt een online vertaler.

Bron: ARRL