據(jù)i-hls網(wǎng)站2019年1月報(bào)道，網(wǎng)站公布了2018年美國(guó)陸軍十大創(chuàng)新技術(shù)，其中包括能實(shí)現(xiàn)快速通信的原子天線技術(shù)。文章介紹美國(guó)科學(xué)家正在研制將原子激發(fā)至高能級(jí)的新型量子天線，此項(xiàng)研究力圖開(kāi)發(fā)出背景噪聲低、準(zhǔn)確度高的傳感器。這種新型微型量子接收器能進(jìn)行并行、快速通信，此項(xiàng)研究成果已發(fā)表在《Applied Physics Letters》上。

小編收集了兩篇關(guān)于原子無(wú)線電最新研究進(jìn)展的文章，供大家參考。

原子無(wú)線電將改變我們所熟知的一切

時(shí)間：2018年9月21日 來(lái)源：599mag 作者：Anna

在20世紀(jì)50年代，原子鐘徹底改變了精確的計(jì)時(shí)。現(xiàn)在，我們可能正處于所謂的“原子無(wú)線電”的邊緣，這要?dú)w功于一種新型天線的發(fā)展，這種天線能夠接收頻率跨度為4個(gè)倍頻范圍的信號(hào)，從而高度抵抗電磁干擾。

天線是典型的金屬棒的集合，它接收通過(guò)的無(wú)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(huì)說(shuō)，優(yōu)良的老式無(wú)線電天線自20世紀(jì)初以來(lái)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(lái)取代它呢?

Rydberg技術(shù)公司的David Anderson認(rèn)為，天線依賴于波長(zhǎng)的大小，所以它們的大小取決于它們?cè)噲D測(cè)量的信號(hào)的波長(zhǎng)(它們需要大約是它們被設(shè)計(jì)來(lái)接收的波長(zhǎng)的一半大小)。這意味著你需要幾個(gè)不同尺寸的天線來(lái)測(cè)量不同的無(wú)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(duì)通過(guò)的電場(chǎng)特別敏感，比如無(wú)線電波的交變磁場(chǎng)。總之，你所需要的只是一種檢測(cè)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(shí)到，他們可以用調(diào)到正確臨界頻率的激光來(lái)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嗟墓猓瑥亩诙す饩涂梢灾苯哟┻^(guò)原子，有效地使氣體透明。這種轉(zhuǎn)變發(fā)生的臨界頻率會(huì)隨著電波的通過(guò)而改變，因此來(lái)自第二束激光的光也會(huì)隨之閃爍。蒸氣腔成為一個(gè)純光學(xué)無(wú)線電波探測(cè)器，不需要任何電線或電路。

Anderson說(shuō)，除此之外，它還能測(cè)量脈沖和調(diào)制的無(wú)線電波磁場(chǎng)，這就是信息通過(guò)無(wú)線電波傳輸?shù)姆绞健Ｋ麄円呀?jīng)用AM和FM微波對(duì)這個(gè)概念進(jìn)行了測(cè)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(ài)迪生致敬，他在1877年發(fā)明留聲機(jī)時(shí)也唱過(guò)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(yáng)耀斑那樣的強(qiáng)烈電磁輻射的沖擊，也不會(huì)因?yàn)闆](méi)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(wèn)題。這些電池是安全通信的理想選擇。

探測(cè)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(lái)操作，因?yàn)樗€沒(méi)有小型化。Anderson說(shuō)：“今天的汽車儀表盤(pán)里還裝不下無(wú)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(jiàn)了原子無(wú)線電會(huì)有的類似軌跡。在接下來(lái)的幾年里，他確信他們將會(huì)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(jí)別無(wú)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(lái)源：中國(guó)科技網(wǎng)

隨著科技的發(fā)展，無(wú)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(wú)線電設(shè)備大小基本都是在可手持的范圍，然而無(wú)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(wú)線電接收器，這個(gè)小型無(wú)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(duì)于小型無(wú)線電裝置的設(shè)計(jì)方式是將無(wú)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(guò)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(lái)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(shuō)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(cè)弱磁場(chǎng)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(lái)說(shuō)，構(gòu)建無(wú)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(duì)包括FM波的電磁場(chǎng)敏感，當(dāng)接收到該音頻信號(hào)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(guò)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(lái)調(diào)諧無(wú)線電臺(tái)，從而產(chǎn)生可在約660°F下工作的無(wú)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(wú)線電接收了。