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制造比特:8月9日

量子射频传感器;量子接收器;暗物质。

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量子射频传感器
量子计算机市场是一个巨大的市场新兴和热门业务.量子传感器市场也是如此,有几家公司正在为一系列应用开发这种技术。

“量子传感器利用量子态进行测量,”根据Chalmers理工大学。“它们利用了量子态对干扰非常敏感的事实——这意味着它们也有可能成为非常敏感的测量仪器。”

量子传感器有多种用途。这些元件可用于测量仪器、射频系统等。这些系统有望克服当今技术的局限性。

国防高级研究计划局(DARPA)启动了一项计划,将推动了射频量子传感器的发展

该项目称为量子孔径(QA)计划由霍尼韦尔,北罗姆曼,Coldquanta和Sri International领导。该组将开发具有比古典RF技术更高的灵敏度,带宽和动态范围更大的便携式和定向RF接收器。该项目将推进Quantum RF传感器技术的开发,称为Rydberg传感器。

RF广泛用于当今的商业,工业和军事系统。“Today, commercial wireless infrastructure, the construct of spectrum use, and beyond have been dictated by a hundred years’ worth of antenna theory, originally developed by German physicist Heinrich Hertz,” said John Burke, the program manager leading the QA program at DARPA. “With the introduction of quantum, we have the ability to replace the existing fundamental limits placed on antenna technology with a whole new set of rules. Quantum Apertures seeks to create a paradigm shift in the way we access and use the spectrum.”

该项目将推动里德堡传感器的发展。美国陆军研究实验室(ARL)表示:“里德堡传感器使用激光束直接在微波电路上方产生高度激发的里德堡原子,以增强和聚焦正在测量的光谱部分。”里德伯格原子对电路的电压很敏感,使该设备可以作为射频频谱中广泛信号的灵敏探针。”

与目前的天线接收器相比,瑞伯格传感器有几个优势。瑞伯格传感器灵敏度高,噪音小。美国国防部高级研究计划局表示:“瑞伯格传感器在接收射频波长方面没有这样的尺寸限制。”“这种孔径形状和射频频率的解耦使得Rydberg传感器可以在从MHz到THz的大频率范围内编程。”

QA项目的研究人员计划演示使用里德堡传感器的便携式射频接收器系统。该系统将能够在一个较大的频谱范围内工作——从10MHz到40GHz,或更大的频谱范围内,只需一个天线。研究人员还将开发一种传感器元件及其相关电子器件,封装在一立方厘米的封装中,可以在所有频率下工作。此外,该传感器将利用激光器而不是电缆进行布线,使其对高功率效应更具弹性,并能耐受微波辐射。

伯克指出:“Rydberg原子传感器最近的演示表明,访问大部分射频频谱是可能的,但QA的目标是通过不断地跨频谱连接这些演示,超越这些努力。”“我们将从简单的一种功能演示,转变为一种可以通过编程实现几乎所有功能的设备,并且在大部分方面比传统接收器做得更好。这包括加快传感器调整时间,提高对小信号的灵敏度,增强动态范围,并扩大与现代信号的兼容性。”

量子接收器
陆军研究实验室(ARL)最近开发了量子接收器

这项技术可以为国防应用中的新类传感器铺平道路,例如电子战,传感和通信。有一天可以在战场上给士兵在一个系统中检测整个RF光谱上的通信信号的方法。

在实验室中,ARL结合了原子射频接收机和频谱分析仪。该系统的核心是一个热里德堡传感器。据介绍,该频谱分析仪“实现了高达−120的固有灵敏度,直流耦合,4 mhz瞬时带宽,超过80 dB的线性动态范围”ARL在物理评论中应用,技术期刊。

通过在系统上安装一个射频天线,ARL的频谱分析仪可以检测从零频率到20GHz的整个射频频谱中的信号,并检测AM和FM无线电、蓝牙、Wi-Fi和其他通信信号。

“Rydberg原子传感器之前的所有演示都只能感知射频频谱的小而特定区域,但我们的传感器现在第一次在宽频率范围内连续工作,”ARL的研究员Kevin Cox说。“这是非常重要的一步,证明量子传感器可以为我们的士兵提供一套新的、主导的能力,他们在日益复杂的电磁战场上作战。

Cox说:“在Rydberg分析仪集成到现场测试设备之前,仍然需要进行大量的物理和工程工作。“第一步将是理解如何在传感器尺寸减小的情况下保持和改善设备的性能。陆军已经成为Rydberg传感器的主要开发者,随着这种未来技术概念迅速成为现实,我们期待更多前沿研究的结果。”

暗物质
国家标准与技术研究所(NIST)有开发了一种新的量子传感器,一种可以检测来自暗物质的信号的技术。

理论上,宇宙的4.9%是由可观测物质组成的,比如质子、中子和电子。然后,宇宙中大约68.3%是暗能量,而剩下的26.8%是暗物质。所以,暗物质存在于宇宙中,但它对整个电磁波谱来说是不可见的。然而,到目前为止,研究人员还未能直接观察或探测到暗物质。

在世界各地的各种实验室里,有几个实体在寻找暗物质。如果能发现或探测到暗物质,可能会让研究人员更好地理解宇宙和物质的起源。

NIST的量子传感器由150个限制在磁场中的铍离子组成。这些离子被配置在一个直径仅为200百万分之一米的平面2D晶体中。

该传感器可以测量与晶体振动频率相同的外部电场,其灵敏度是之前演示过的任何原子传感器的10倍以上。

“离子晶体可以检测某些类型的暗物质 - 实例是轴和隐藏的光子 - 通过弱电场与正常物质相互作用,”来自NIST的John Bollinger说。“暗物质形成具有振荡频率的背景信号,取决于暗物质颗粒的质量。寻找这种类型的暗物质的实验已经持续了多年的超导电路。捕获离子的运动在不同的频率范围内提供敏感性。“

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伟大的量子计算竞赛
许多公司和国家都在不同的量子位技术上投入了数百亿美元,但要预测哪一项技术会胜出还为时过早。



1评论

苏海米·塞利曼 说:

地球磁力强度,大气充电,人体ESD,地球上升温度,冷凝,...... ..威尔诱导量子RF传感器

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