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#Tendances produits
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Des scientifiques de l'armée créent un capteur quantique innovant
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Le capteur atomique Rydberg couvre le spectre RF de 0 à 100 GHz.
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Un capteur quantique pourrait donner aux soldats un moyen de détecter les signaux de communication sur tout le spectre des fréquences radio de 0 à 100 GHz, ont déclaré des chercheurs de l'armée.
Une couverture spectrale aussi large par une seule antenne est impossible avec un système de réception traditionnel, et nécessiterait plusieurs systèmes d'antennes, d'amplificateurs et d'autres composants individuels.
En 2018, les scientifiques de l'armée ont été les premiers au monde à créer un récepteur quantique qui utilise des atomes très excités et super-sensibles - connus sous le nom d'atomes de Rydberg - pour détecter les signaux de communication, a déclaré David Meyer, un scientifique du laboratoire de recherche de l'armée de l'U.S. Army Combat Capabilities Development Command. Les chercheurs ont calculé la capacité du canal du récepteur, ou le débit de transmission des données, sur la base de principes fondamentaux, puis ont obtenu cette performance expérimentalement dans leur laboratoire, en améliorant les résultats d'autres groupes par des ordres de grandeur, a déclaré Meyer.
"Ces nouveaux capteurs peuvent être très petits et pratiquement indétectables, ce qui donne aux soldats un avantage perturbateur", a déclaré Meyer. "Les capteurs basés sur les atomes de Rydberg n'ont été envisagés que récemment pour des applications générales de détection de champs électriques, notamment comme récepteur de communications. Bien que les atomes de Rydberg soient connus pour être largement sensibles, une description quantitative de la sensibilité sur toute la gamme opérationnelle n'a jamais été faite"
Pour évaluer les applications potentielles, les scientifiques de l'armée ont effectué une analyse de la sensibilité du capteur Rydberg aux champs électriques oscillants sur une énorme gamme de fréquences - de 0 à 1012 Hertz. Les résultats montrent que le capteur Rydberg peut détecter de manière fiable des signaux sur tout le spectre et se compare favorablement à d'autres technologies de capteurs de champs électriques établies, comme les cristaux électro-optiques et l'électronique passive couplée à une antenne dipôle (voir figure).
"La mécanique quantique nous permet de connaître l'étalonnage et les performances finales des capteurs à un très haut degré, et c'est identique pour chaque capteur", a déclaré Meyer. "Ce résultat est une étape importante pour déterminer comment ce système pourrait être utilisé sur le terrain" Ce travail soutient les priorités de modernisation de l'armée de terre en matière de réseaux informatiques de nouvelle génération et de position, navigation et synchronisation assurées, car il pourrait potentiellement influencer les nouveaux concepts de communication ou les approches de détection des signaux RF pour la géolocalisation.
À l'avenir, les scientifiques de l'armée de terre étudieront des méthodes pour continuer à améliorer la sensibilité afin de détecter des signaux encore plus faibles et d'étendre les protocoles de détection pour les formes d'onde plus complexes.
Le Journal of Physics B a publié la recherche, "Assessment of Rydberg atoms for wideband electric field sensing", dans son numéro spécial sur les atomes de Rydberg en interaction. Les scientifiques de l'armée David H. Meyer, Kevin C. Cox et Paul D. Kunz ont mené cette recherche, avec Zachary A. Castillo de l'université du Maryland. Ces travaux ont été soutenus par l'Agence des projets de recherche avancée de la défense (DARPA).
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