原子ベースの無線通信
研究者は、着信無線信号の方向を決定できる原子ベースのセンサーを実証しました。これは、従来の技術よりも小さく、ノイズの多い環境でより適切に機能する可能性のある潜在的な原子通信システムのもう1つの重要な部分です。
信号の「到着角度」を測定する機能は、ランダムまたは意図的な干渉から実際のメッセージや画像を分類する必要があるレーダーやワイヤレス通信の精度を確保するのに役立ちます。真のアトムベースの通信システムは、5G以降にメリットをもたらします。
2つの異なる色のレーザーが、電磁場に対する極端な感度などの新しい特性を持つ高エネルギー（Rydberg）状態の小さなガラスフラスコまたはセル内でガス状のセシウム原子を準備します。電界信号の周波数は、原子が吸収する光の色に影響を与えます。アトムベースの「ミキサー」は入力信号を受け取り、それらを異なる周波数に変換します。 1つの信号は基準として機能し、2番目の信号はより低い周波数に変換または離調されます。レーザーは原子をプローブして、2つの信号間の周波数と位相の違いを検出および測定します。位相とは、時間内の電磁波の相対的な位置を指します。
ミキサーは、原子蒸気セル内の2つの異なる場所で離調信号の位相を測定します。これら2つの場所での位相差に基づいて、研究者は信号の到着方向を計算できます。このアプローチを実証するために、チームは、さまざまな到達角度について、蒸気セル内の2つの場所で19.18ギガヘルツの実験信号の位相差を測定しました。彼らは、これらの測定値をシミュレーションと理論モデルの両方と比較して、新しい方法を検証しました。
一般に、原子ベースのセンサーには、非常に正確で普遍的な測定を含む多くの利点があります。つまり、原子が同一であるため、どこでも同じです。原子に基づく測定基準には、長さと時間の基準が含まれます。
さらなる開発により、原子ベースの無線受信機は、従来の技術に比べて多くの利点を提供する可能性があります。たとえば、原子が自動的に機能するため、信号を異なる周波数に変換して配信する従来の電子機器は必要ありません。アンテナと受信機は、マイクロメートルスケールの寸法で、物理的に小さくすることができます。さらに、原子ベースのシステムは、特定の種類の干渉やノイズの影響を受けにくい場合があります。
センサー