Gli scienziati dell'esercito americano sviluppano un sensore quantico in grado di coprire lo spettro RF

12 ore fa p Alessandro Mascellino Il nuovo dispositivo sarebbe in grado di rilevare segnali di comunicazione da 0 a 100 GHz. Basandosi su ricerche precedenti del 2018, il ricevitore quantico sarebbe in grado di rilevare i segnali di comunicazione utilizzando le proprietà degli atomi di Rydberg, atomi super sensibili e altamente eccitati. Il gruppo di ricercatori, guidato dallo scienziato dell'esercito David Mayer, calcolò la capacità del canale del ricevitore, altrimenti definita come la velocità di trasmissione dei dati, e poi raggiunse le prestazioni a spettro completo nel loro laboratorio.
In particolare, gli scienziati hanno ottenuto i risultati desiderati calcolando innanzitutto la sensibilità del sensore di Rydberg utilizzando una combinazione di modelli Floquet analitici e semi-classici. Attraverso questi modelli, hanno quindi determinato la sensibilità ottimale alla frequenza di campo arbitraria. Il team di Meyer ha quindi convalidato il modello numerico Floquet tramite misurazioni sperimentali del sensore Rydberg in un intervallo compreso tra 1 e 20 GHz e, utilizzando modelli analitici, li ha confrontati con due importanti tecnologie di sensori di campo elettrico, vale a dire cristalli elettro-ottici ed elettronica passiva accoppiata ad antenna dipolo .
I risultati hanno mostrato che il sensore Rydberg è in grado di rilevare in modo affidabile segnali su tutto lo spettro e con prestazioni più elevate rispetto alle altre due tecnologie. Combinando questo livello di prestazioni con il fatto che questi ricevitori sono piuttosto piccoli, si darebbero molti benefici ai soldati sul campo di battaglia. "Questi nuovi sensori possono essere molto piccoli e praticamente non rilevabili, offrendo ai soldati un vantaggio dirompente", ha detto Meyer, commentando la ricerca.
L'uso di dispositivi di misurazione precisi sta avendo un impatto significativo sulle capacità del Dipartimento della Difesa. Come l'avanzamento dei sensori di campo elettrico e dei ricevitori di comunicazione. Lo scienziato, che lavora presso il laboratorio di ricerca dell'esercito del comando di sviluppo delle capacità di combattimento dell'esercito americano, ha affermato che mentre i sensori basati sull'atomo di Rydberg sono stati in passato considerati per applicazioni di rilevamento del campo elettrico generale, le nuove prestazioni sarebbero state le prime nel campo scientifico.
"Mentre gli atomi di Rydberg sono noti per essere ampiamente sensibili", ha spiegato, "una descrizione quantitativa della sensibilità nell'intero intervallo operativo non è mai stata fatta." Dato l'ampio spettro di sensori di frequenza che possono coprire gli atomi di Rydberg, i nuovi dispositivi offrono diverse possibilità per applicazioni militari. "La meccanica quantistica ci consente di conoscere la calibrazione del sensore e le prestazioni massime ad un livello molto elevato, ed è identica per ogni sensore", ha affermato Meyer.
"Questo risultato è un passo importante nel determinare come questo sistema potrebbe essere utilizzato nel campo." Meyer ha aggiunto che questi nuovi sensori entreranno a far parte dell'Esercito Network, un'iniziativa dell'esercito americano incentrata sullo sviluppo di soluzioni di prossima generazione per stare al passo con potenziali avversari. Il team guidato da Mayer ha dichiarato che continuerà a sviluppare tecnologie di sensori per continuare a migliorare la loro sensibilità al fine di rilevare segnali anche più deboli, nonché di espandere i protocolli di rilevamento per forme d'onda più complicate.
I nuovi risultati sono stati pubblicati sul Journal of Physics B con il titolo "Valutazione degli atomi di Rydberg per il rilevamento del campo elettrico a banda larga".