Des chercheurs de l’Institut countrywide des normes et de la technologie (NIST) et des collaborateurs ont démontré un capteur à foundation d’atomes qui peut déterminer la route d’un signal radio entrant, un autre élément clé pour un système de communication atomique potentiel qui pourrait être moreover petit et fonctionner mieux dans le bruit. environnements que la technologie conventionnelle.



Les chercheurs du NIST ont précédemment démontré que les mêmes capteurs à base d’atomes peuvent recevoir des signaux de interaction couramment utilisés. La capacité de mesurer « l’angle d’arrivée » d’un sign permet de garantir la précision des communications radar et sans fil.

« Ce nouveau travail, en conjonction avec nos précédents travaux sur les capteurs et récepteurs basés sur les atomes, nous rapproche d’un véritable système de interaction basé sur les atomes au earnings de la 5G et au-delà », a déclaré le chef de projet Chris Holloway.



Dans la configuration expérimentale du NIST, deux lasers de couleurs différentes préparent des atomes de césium gazeux dans un minuscule flacon en verre, ou cellule, dans des états à haute énergie (« Rydberg »), qui ont de nouvelles propriétés telles qu’une sensibilité extrême aux champs électromagnétiques. La fréquence d’un signal de champ électrique affecte les couleurs de la lumière absorbée par les atomes.

Communications radio basées sur Atom pour les environnements bruyants

Un « mélangeur » ​​basé sur les atomes prend les signaux d’entrée et les convertit en différentes fréquences. Un signal sert de référence tandis qu’un next sign est converti ou « désaccordé » à une fréquence inférieure. Des lasers sondent les atomes pour détecter et mesurer les différences de fréquence et de period entre les deux signaux. La period fait référence à la posture des ondes électromagnétiques les unes par rapport aux autres dans le temps.

Le mélangeur mesure la period du sign désaccordé à deux endroits différents à l’intérieur de la cellule à vapeur atomique. Sur la foundation des différences de stage à ces deux endroits, les chercheurs peuvent calculer la path d’arrivée du sign.

Pour démontrer cette approche, le NIST a mesuré les différences de section d’un sign expérimental de 19,18 gigahertz à deux endroits à l’intérieur de la cellule à vapeur pour différents angles d’arrivée. Les chercheurs ont comparé ces mesures à la fois à une simulation et à un modèle théorique pour valider la nouvelle méthode. La fréquence de transmission sélectionnée pourrait être utilisée dans les futurs systèmes de interaction sans fil, a déclaré Holloway.

Le travail fait partie de la recherche du NIST sur les communications avancées, y compris la 5G, la norme de cinquième génération pour les réseaux cellulaires à significant bande, dont beaucoup seront beaucoup plus rapides et transporteront beaucoup plus de données que les systems actuelles. La recherche sur les capteurs fait également partie du programme NIST on a Chip, qui vise à apporter une technologie scientifique de mesure de classe mondiale du laboratoire aux utilisateurs partout et à tout second. Les co-auteurs sont de l’Université du Colorado à Boulder et ANSYS Inc. à Boulder.

Les capteurs à foundation d’atomes présentent en général de nombreux avantages possibles, notamment des mesures à la fois très précises et universelles, c’est-à-dire les mêmes partout vehicle les atomes sont identiques. Les étalons de mesure basés sur les atomes comprennent ceux de la longueur et du temps.

Avec de nouveaux développements, les récepteurs radio à foundation d’atomes peuvent offrir de nombreux avantages par rapport aux systems conventionnelles. Par exemple, il n’est pas nécessaire d’utiliser l’électronique traditionnelle qui convertit les signaux en différentes fréquences pour la livraison automobile les atomes font le travail automatiquement. Les antennes et les récepteurs peuvent être physiquement in addition petits, avec des dimensions micrométriques. De in addition, les systèmes à foundation d’atomes peuvent être moins sensibles à certains varieties d’interférences et de bruit.