የሪድበርግ አተሞች በእጅ ከሚይዘው ራዲዮ ግልጽ ምልክቶችን ያገኙታል።

የኳንተም ተቀባዮች የዎኪ-ቶኪ ሲግናልን - እና ሁሉንም ነገር ይለውጣል

ለብዙ አሥርተ ዓመታት የሬዲዮ ግንኙነት በተመሳሳይ መሠረታዊ ቴክኖሎጂ ላይ የተመሰረተ ነው፡- የብረት አንቴናዎች ኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶችን ወደ ኤሌክትሪክ ሲግናሎች ይቀይራሉ። ይሰራል፣ ግን ከጠንካራ አካላዊ ገደቦች ጋር ነው የሚመጣው - የመጠን ገደቦች፣ የድግግሞሽ ገደቦች እና የመጠላለፍ ተጋላጭነት። አሁን ተመራማሪዎች ህጎቹን ሙሉ በሙሉ እንደገና ሊጽፍ የሚችል ነገር አሳይተዋል. የሪድበርግ አተሞችን በመጠቀም - ኤሌክትሮኖች ያላቸው አቶሞች እጅግ በጣም ከፍተኛ ኃይል ያላቸው ግዛቶች - ሳይንቲስቶች ከመደበኛ የእጅ ሬዲዮ የሚተላለፉ ግልጽ እና ሊረዱ የሚችሉ ምልክቶችን በተሳካ ሁኔታ አግኝተዋል። ይህ የኅዳግ ቤተ ሙከራ ማሻሻያ አይደለም። ኳንተም ፊዚክስ የመቶ አመት እድሜ ያስቆጠረውን የአንቴና ቴክኖሎጂን በመሰረታዊ የላቀ ነገር ሊተካ እንደሚችል እና አንድምታው ከመከላከያ ግንኙነቶች ጀምሮ የእለት ተእለት ንግዶች ስራቸውን እና ግንኙነታቸውን እንዴት እንደሚያስተዳድሩ የሚያሳይ ማረጋገጫ ነው።

Rydberg Atoms ምንድን ናቸው እና ለምን ትኩረት መስጠት አለብዎት? የ Rydberg አቶም አንድ ወይም ከዚያ በላይ ኤሌክትሮኖች እጅግ በጣም ከፍተኛ የሆነ ዋና የኳንተም ቁጥር ያላቸው - አንዳንዴም 50, 100 ወይም ከዚያ በላይ እሴቶችን የሚደርሱበት አቶም ነው። በነዚህ ደረጃዎች ኤሌክትሮን ከኒውክሊየስ በጣም ርቀቶች ላይ ይሽከረከራል, ይህም ከመሬት ሁኔታው ​​አንጻር ነው, ይህም አቶም ለውጪ የኤሌክትሪክ መስኮች በጣም ስሜታዊ ያደርገዋል. አንድ ነጠላ የራይድበርግ አቶም ከተለመደው የመሬት-ግዛት አቶም በ10,000 እጥፍ ሊበልጥ ይችላል፣ እና ለኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረሮች ያለው ትብነት ከዚያ መጠን ጋር በሚገርም ሁኔታ ይመዝናል።

ይህ ትብነት የ Rydberg አተሞችን እንደ ሬዲዮ ተቀባይ ማራኪ የሚያደርገው ነው። ባህላዊ አንቴናዎች ከተገነዘቡት የሞገድ ርዝመት ጋር ለማዛመድ አካላዊ መጠን ሊኖራቸው ይገባል - ዝቅተኛነት እና የብሮድባንድ መቀበልን የሚገድብ መሠረታዊ እገዳ። የሪድበርግ አተሞች ይህንን ሙሉ በሙሉ ወደ ጎን ይተዋል። ከክብሪት ሳጥን ያነሰ የእንፋሎት ሴል፣ በሲሲየም ወይም በሩቢዲየም አተሞች በትክክለኛ ሌዘር የተደሰተ፣ ከኪሎኸርትዝ እስከ ቴራሄርትዝ ባለው የድግግሞሽ ክልል ውስጥ ምልክቶችን መለየት ይችላል። በቅርቡ በተካሄደው ማሳያ፣ ተመራማሪዎች የRydberg መቀበያቸውን በ150 ሜኸር አካባቢ ከሚሰራ የንግድ የእጅ ራዲዮ የVHF-band ሲግናል - በመጀመሪያ ምላሽ ሰጪዎች፣ አቪዬሽን እና በዓለም አቀፍ ደረጃ ስፍር ቁጥር በሌላቸው የቢዝነስ ራዲዮ ሲስተሞች የሚጠቀሙት።

ምልክቱ እንደ ጥሬ መረጃ ብቻ አልተገኘም። በሪድበርግ ላይ የተመሰረቱ ተቀባዮች ለየት ያሉ የላቦራቶሪ የማወቅ ጉጉቶችን ብቻ ሳይሆን እንደ ተግባራዊ የመገናኛ መሳሪያዎች ሆነው መስራት እንደሚችሉ አረጋግጧል።

ለምንድነው ይህ ግኝት ካለፈው የኳንተም ዳሳሽ ማሳያዎች የበለጠ አስፈላጊ የሆነው

የኳንተም ዳሰሳ ከዚህ በፊት አስደናቂ አርዕስተ ዜናዎችን አዘጋጅቷል፣ ነገር ግን ብዙ ማሳያዎች ጥብቅ ቁጥጥር ባለባቸው አካባቢዎች ተስማሚ ሁኔታዎች ነበሩ። ይህንን ውጤት የሚለየው በገሃዱ ዓለም ተግባራዊነቱ ነው። በእጅ የሚይዘው ራዲዮ እርስዎ ሊያገኙት የሚችሉትን ያህል ተራ አስተላላፊ ነው - በባትሪ የሚሰራ፣ የታመቀ፣ በመደበኛ የንግድ ሃይል ደረጃ በ1 እና 5 ዋት መካከል የሚሰራ። የራይድበርግ አቶም መቀበያ ከእንደዚህ አይነት የተለመደ መሳሪያ ላይ ሊጠቅም የሚችል ሲግናልን ማውጣት መቻሉ ቴክኖሎጂው ከመሠረታዊነት ማረጋገጫው ባለፈ ወደ እውነተኛ የምህንድስና አዋጭነት እየሄደ መሆኑን ያሳያል።

የባህላዊ አንቴና ሥርዓቶች የሪድበርግ ተቀባዮች ሊያሸንፏቸው በሚችሏቸው በርካታ የታወቁ ገደቦች ይሰቃያሉ፡

የ
• መጠን-ድግግሞሽ መጋጠሚያ፡ የተለመዱ አንቴናዎች ከታቀደው የሞገድ ርዝመት ውስጥ ጉልህ ክፍልፋይ መሆን አለባቸው፣ ይህም ዝቅተኛ ድግግሞሽ መቀበያ በአካል ትልቅ መዋቅሮችን ይፈልጋል። የሪድበርግ ተቀባዮች ከአካላዊ መጠን መለየትን ሙሉ በሙሉ ያቋርጣሉ።
የ
• ባንድዊድዝ ገደቦች፡ አብዛኞቹ አንቴናዎች ወደ ጠባብ ድግግሞሽ ባንዶች ተስተካክለዋል። የሪድበርግ አተሞች የሌዘር ድግግሞሾችን በማስተካከል፣ በሶፍትዌር የተበየነ የብሮድባንድ መቀበያ
ን በማንቃት በቀላሉ በትልቅ ስፔክትረም ላይ ማስተካከል ይቻላል። የኤሌክትሮማግኔቲክ ጣልቃገብነትየብረታ ብረት አንቴናዎች በአቅራቢያው ከሚገኙ ኤሌክትሮኒክስ እና መዋቅሮች ድምጽን ያነሳሉ። የሪድበርግ ተቀባዮች የጨረር ንባብ ይጠቀማሉ፣ ይህም በተፈጥሯቸው ከብዙ የኤሌክትሮማግኔቲክ ጣልቃገብነት ተከላካይ ያደርጋቸዋል። የካሊብሬሽን ተንሸራታችተለምዷዊ ተቀባዮች ከማጣቀሻ ደረጃዎች ጋር በየጊዜው ማስተካከያ ያስፈልጋቸዋል። የሪድበርግ አተሞች ከመሠረታዊ የአቶሚክ ቋሚዎች ጋር ሊታዩ የሚችሉ የራስ-መለኪያ መለኪያዎችን ያቀርባሉ፣ የመለኪያ ትክክለኛነት ከ1% በታች ያለ ውጫዊ ማጣቀሻዎች ይሰጣሉ።

እነዚህ ጥቅሞች ከ DARPA እስከ የንግድ የቴሌኮም ላብራቶሪዎች ያሉ ድርጅቶች ባለፉት አምስት ዓመታት በሪድበርግ አቶም ምርምር ላይ ብዙ መዋዕለ ንዋያቸውን ያፈሰሱበትን ምክንያት ያብራራሉ፣ ከ2020 ጀምሮ በዓለም አቀፍ ደረጃ በድምሩ ከ100 ሚሊዮን ዶላር በላይ የገንዘብ ድጋፍ አድርገዋል።

ከፊዚክስ ቤተሙከራ ወደ መስክ ማሰማራት፡ የምህንድስና ፈተናዎች ወደፊት

ምንም እንኳን ደስታው ቢኖርም ፣ Rydberg ተቀባዮች በንግድ ምርቶች ውስጥ ከመታየታቸው በፊት ጉልህ የምህንድስና መሰናክሎች ይቀራሉ። አሁን ያሉት ስርዓቶች አተሞችን ወደ Rydberg ግዛቶቻቸው ለማነሳሳት ትክክለኛ ሌዘር ያስፈልጋቸዋል - በተለምዶ ባለ ሁለት-ፎቶ ማነቃቂያ ዘዴ ሌዘር በ 852 nm እና 509 nm ለሲሲየም አተሞች። እነዚህ የሌዘር ሲስተሞች፣ ከጊዜ ወደ ጊዜ የታመቁ ሲሆኑ፣ አሁንም የበለጠ ኃይልን ይበላሉ እና ከቀላል ሽቦ አንቴና የበለጠ መጠን ይይዛሉ። በብሔራዊ ደረጃዎች እና ቴክኖሎጂ ኢንስቲትዩት (NIST) ተመራማሪዎች እና በርካታ የዩኒቨርሲቲ ቤተ-ሙከራዎች አጠቃላይ የኦፕቲካል ስርዓቱን በቺፕ-ሚዛን መድረክ ላይ ሊቀንስ በሚችል የተቀናጁ የፎቶኒክ መፍትሄዎች ላይ እየሰሩ ነው።

የሙቀት መረጋጋት ሌላው አሳሳቢ ጉዳይ ነው። የራይድበርግ አቶም የእንፋሎት ህዋሶች ጥሩ የአቶሚክ እፍጋትን ለመጠበቅ በተቆጣጠሩት የሙቀት መጠኖች በተለይም በ25°ሴ እና በ45°ሴ መካከል ይሰራሉ። በከባድ አካባቢዎች የመስክ መሰማራት - የበረሃ ሙቀት፣ የአርክቲክ ቅዝቃዜ፣ ወይም የሚንቀሳቀሰው ተሽከርካሪ ንዝረት - የላብራቶሪ ውቅረቶች የማይገጥሟቸውን ተግዳሮቶች ያስተዋውቃል። ነገር ግን፣ በቅርብ ጊዜ በጥቃቅን የተሠሩ የእንፋሎት ህዋሶች የተቀናጁ ማሞቂያዎች እና የሙቀት መነጠል ተስፋ ሰጪ ውጤት አሳይተዋል፣ አንዳንድ ተምሳሌቶች በ60°C የአየር ሙቀት ክልል ውስጥ አፈጻጸምን ጠብቀዋል።

የሲግናል-ወደ-ጫጫታ ጥምርታ ለተወሰኑ መተግበሪያዎች መሻሻል ያስፈልገዋል። በእጅ የሚይዘው የሬዲዮ ማሳያ ግልጽ የሆነ ድምጽ ሲያቀርብ፣የተቀባዩ ስሜታዊነት አሁንም ከ10-20 ዲቢቢ ለጠባብ ባንድ ምልክቶች ከምርጥ ተለምዷዊ ተቀባይ ያነሰ ነው። ተመራማሪዎች ይህንን እንደ ባለብዙ የፎቶ አነቃቂ ዘዴዎች እና ኤሌክትሮማግኔቲክ በሆነ መልኩ በተፈጠረ ግልጽነት (EIT) ማመቻቸት፣ በየአመቱ ከ3-5 ዲቢቢ የሚጠጋ ማሻሻያ በቅርብ ጊዜ ጽሑፎች ላይ እየገለጹ ነው።

በድህረ-አንቴና ዓለም ውስጥ የንግድ ግንኙነቶች የኳንተም ሬዲዮ ተቀባዮች ተግባራዊ እንድምታዎች ከወታደራዊ እና ሳይንሳዊ አተገባበር አልፈው ይገኛሉ። ዘመናዊ ንግዶች በየቀኑ የተመካውን የመገናኛ መሠረተ ልማት አስቡባቸው። ከመጋዘን የሬዲዮ ስርዓቶች እና የፍሊት መላኪያ ኔትወርኮች እስከ አይኦቲ ዳሳሽ ድርድሮች እና ህንጻ-ሰፊ ዋይ ፋይ፣ የኤሌክትሮማግኔቲክ ግንኙነት ማለት ይቻላል እያንዳንዱን የስራ ሂደት ይደግፋል። በመላው የሬድዮ ስፔክትረም በአንድ የታመቀ መሳሪያ መቀበል የሚችል ቴክኖሎጂ የንግድ ድርጅቶች የግንኙነት መሠረተ ልማታቸውን እንዴት እንደሚገነቡ እና እንደሚጠብቁ ቀላል ያደርገዋል።

በጣም የሚለወጡ ቴክኖሎጂዎች ያሉትን ስርዓቶች ብቻ አያሻሽሉም - የፈጠሩትን ገደቦች ያስወግዳሉ። የ Rydberg አቶም መቀበያዎች የተሻሉ አንቴናዎችን አያደርጉም; የድግግሞሽ-ተኮር አንቴና ጽንሰ-ሀሳብን

ያረጁ ያደርጉታል።

በብዙ ቦታዎች ላይ ውስብስብ ስራዎችን ለሚያስተዳደሩ ንግዶች የግንኙነት ንብርብር ብዙውን ጊዜ የማይታይ ነገር ግን ወሳኝ ጥገኛ ነው። እንደMewayz ያሉ መድረኮች፣ 207 ኦፕሬሽናል ሞጁሎችን - ከ CRM እና ከክፍያ መጠየቂያ እስከ መርከቦች አስተዳደር እና የቡድን ማስተባበር - ወደ አንድ የንግድ ስርዓተ ክወና፣ የተበታተኑ ስርዓቶችን የማዋሃድ ያለውን ጠቀሜታ ቀድሞውኑ ያሳያሉ። የኳንተም ዳሳሽ ቴክኖሎጂ እያደገ ሲሄድ እና የበለጠ ተለዋዋጭ፣ ተቋቋሚ የግንኙነት ሃርድዌርን ሲያነቃ የንግድ ስራዎችን የሚያቀናጁ የሶፍትዌር መድረኮች የበለጠ ኃይለኛ ይሆናሉ። አስቡት በማንኛውም ፍሪኩዌንሲ ባንድ መካከል ያለውን ግንኙነት የሚጠብቁ የበረራ አስተዳደር ስርዓቶችን ወይም ግንኙነቶቻቸው ከአካባቢው ስፔክትረም ሁኔታዎች ጋር የሚላመዱ የመስክ አገልግሎት ቡድኖች - በተቀናጁ መድረኮች የሚቀርበው የአሠራር የጀርባ አጥንት ያንን ተለዋዋጭነት ለመጠቀም አስፈላጊ ነው።

የስፔክትረም ክትትል እድል

የ Rydberg ተቀባዮች ፈጣን ጉዲፈቻን ማየት የሚችሉበት አንዱ የቅርብ ጊዜ መተግበሪያ የስፔክትረም ክትትል እና አስተዳደር ነው። እንደ FCC ያሉ መንግስታት እና የቁጥጥር አካላት በቢሊዮኖች የሚቆጠሩ በየዓመቱ የሬዲዮ ስፔክትረም አጠቃቀምን በመከታተል፣ ያልተፈቀዱ ስርጭቶችን በመለየት እና የድግግሞሽ ምደባዎችን በማስተዳደር ያሳልፋሉ። አሁን ያለው ክትትል ሙሉውን ስፔክትረም ለመሸፈን የተለያዩ አንቴናዎችን እና ተቀባዮችን ይፈልጋል - ውድ ፣ ጥገና-ከባድ አቀራረብ።

አንድ ነጠላ የራይድበርግ አቶም ዳሳሽ ሙሉውን የአንቴና እርሻን ሊተካ ይችላል፣ ከኤችኤፍ ወደ ማይክሮዌቭ ድግግሞሾች የቡና ቴርሞስ የሚያክል መሳሪያ ይቃኛል። የአቶሚክ መለኪያዎችን በራስ የመለካት ባህሪ እነዚህ ዳሳሾች አሁን ያሉ መሳሪያዎች የሚጠይቁትን ወቅታዊ የመለኪያ ዑደቶች ሳያገኙ በህጋዊ መንገድ ሊታዩ የሚችሉ መለኪያዎችን ይሰጣሉ - ይህ ሂደት በየአመቱ ጣቢያዎችን ከመስመር ውጭ ለቀናት ይወስዳል።

በቁጥጥር ስር ባሉ የስፔክትረም አካባቢዎች ውስጥ ለሚሰሩ ንግዶች - ሽቦ አልባ አይኤስፒዎች፣ የግል LTE አውታረ መረብ ኦፕሬተሮች፣ ፈቃድ ያላቸው የሬድዮ ድግግሞሾችን ለሚጠቀሙ የሎጂስቲክስ ኩባንያዎች - ይህ ቴክኖሎጂ የታዛዥነት ወጪዎችን በእጅጉ ሊቀንስ ይችላል። ከተግባራዊ መድረኮች ጋር የተቀናጀ አውቶማቲክ የስፔክትረም ክትትል የመስተጓጎል ጉዳዮችን በቅጽበት ሊያመለክት ይችላል፣ የግንኙነቶች መስተጓጎል እንደMewayz ባሉ ስርዓቶች ውስጥ ከተከታታዩ የንግድ ተፅእኖ መረጃዎች ጋር በማዛመድ የስፔክትረም ችግሮችን ትክክለኛ ዋጋ ለመለካት እና መፍትሄ ለመስጠት ቅድሚያ ለመስጠት።

ቀጥሎ ምን ይሆናል፡ የኳንተም ተቀባዮች የጊዜ መስመር

በወቅታዊ የምርምር አቅጣጫዎች እና የኢንቨስትመንት ደረጃዎች መሰረት፣ የኢንዱስትሪ ታዛቢዎች ለሪድበርግ ተቀባይ ማስታወቂያ ግምታዊ የጊዜ መስመር ይጠቁማሉ። ከ2-3 ዓመታት ውስጥ ልዩ አፕሊኬሽኖች በስፔክትረም ክትትል እና ሳይንሳዊ ልኬት ገበያ ላይ ሊደርሱ ይችላሉ። ወታደራዊ እና የመከላከያ አፕሊኬሽኖች፣ የመጠን፣ የክብደት እና የሃይል ጥቅማጥቅሞች ፕሪሚየም ወጪዎችን የሚያረጋግጡበት፣ የመስክ ስራን በተመሳሳይ የጊዜ ገደብ ውስጥ ማየት ይችላሉ። የሸማቾች እና አጠቃላይ የንግድ አፕሊኬሽኖች ከ 7-10 ዓመታት ሊሆኑ ይችላሉ - በሌዘር ዝቅተኛነት እና የዋጋ ቅነሳ ላይ ግኝቶችን በመጠባበቅ ላይ ናቸው።

ከሌሎች የኳንተም ቴክኖሎጂዎች ጋር ያለው ትይዩ ትምህርት ሰጪ ነው። የአቶሚክ ሰአታት ተመሳሳይ አቅጣጫ ተከትለዋል፡ በ1950ዎቹ ከክፍል ካላቸው የላቦራቶሪ መሳሪያዎች እስከ ቺፕ-ሚዛን መሳሪያዎች ዛሬ ከ1,500 ዶላር በታች ነው። ቁልፍ የመነካካት ነጥብ የመጣው ደጋፊዎቹ የፎቶኒክ ክፍሎች - ሌዘር፣ ዳሳሾች እና ኦፕቲካል ኤለመንቶች - በመጠን ሊመረቱ የሚችሉ ሲሆኑ ነው። ለ Rydberg ተቀባዮች፣ የተቀናጀ ፎቶኒክስ ሲበስል እና ቀጥ ያለ-cavity surface-emitting lasers (VCSELs) የሚፈለገው የሞገድ ርዝመት እና የመረጋጋት ደረጃ ላይ ሲደርስ ያ ኢንፍሌክሽን ነጥብ እየቀረበ ነው።

ለቀጣይ አስተሳሰቦች ንግዶች፣ የተወሰደው የኳንተም ተቀባይ እስኪመጣ መጠበቅ አይደለም። ተግባራዊ መሠረተ ልማት መገንባት ነው - የተዋሃዱ የመሣሪያ ስርዓቶች፣ ተለዋዋጭ የውሂብ አርክቴክቸር፣ የተቀናጁ የግንኙነት የስራ ፍሰቶች - እየወጡ ሲመጡ የሚለወጡ ቴክኖሎጂዎችን መቀበል እና መጠቀም ይችላሉ። ከዲጂታል ትራንስፎርሜሽን ጋር በጣም የተዋጉት ድርጅቶች የድሮ ሃርድዌር ያላቸው አልነበሩም። እነሱ መላመድ የማይችሉ የተበጣጠሱ የሶፍትዌር ሲስተም ያላቸው ናቸው። 5 ሰራተኞችን ወይም 5,000 ሰዎችን በማስተዳደር በተጠናከረ የኦፕሬሽን መድረክ ላይ መገንባት ቀጣዩ የሃርድዌር ፈጠራ ማዕበል የሚያቀርበውን ማንኛውንም ነገር ለመጠቀም መሰረቱን ይፈጥራል።

ትልቁ ምስል፡ አቶሞች አንቴናዎችን ሲተኩ

የራይድበርግ አተሞችን በመጠቀም በእጅ የሚያዝ የሬዲዮ ሲግናል በተሳካ ሁኔታ ማግኘቱ ኳንተም ፊዚክስ ከላቦራቶሪ አምልጦ ወደ ተግባራዊው ዓለም ከገባበት ጊዜ ጋር አብሮ የሚሄድ ወሳኝ ምዕራፍ ነው - የመጀመሪያው ትራንዚስተር፣ የመጀመሪያው ሌዘር፣ የመጀመሪያው የጂፒኤስ ሳተላይት የአቶሚክ ጊዜ ደረጃዎች። እያንዳንዳቸው እነዚህ ቴክኖሎጂዎች ከማሳያ ወደ ሁሉም ቦታ ለመሸጋገር አሥርተ ዓመታት ፈጅተዋል፣ ነገር ግን እያንዳንዳቸው በመጨረሻ ፈጣሪዎቻቸው ባልገመቱት መንገድ ኢንዱስትሪዎችን ለውጠዋል።

የሬድዮ ኮሙኒኬሽን በ1901 ማርኮኒ ለመጀመሪያ ጊዜ ትራንስ አትላንቲክ ስርጭት ከጀመረበት ጊዜ አንስቶ በመሰረቱ በተመሳሳይ አካላዊ መርሆች ላይ የሚሰራ 45 ቢሊዮን ዶላር አለምአቀፍ ኢንዱስትሪ ነው። ለንግዶች፣ መሐንዲሶች እና የቴክኖሎጂ ስትራቴጂስቶች፣ ከዚያ በእጅ የሚይዘው ሬዲዮ ምልክት ኦዲዮ ብቻ አይደለም። ወደፊት የኤሌክትሮማግኔቲክ ዳሰሳ እና ግንኙነት አቶሚክ እንደሆነ ግልጽ፣ የማያሻማ መልእክት ነው፣ እና ድርጅቶች በይበልጥ ተጠቃሚ ሊሆኑ የሚችሉት በቴክኖሎጂው ለመሻሻል በተለዋዋጭነት በመድረኮች ላይ የሚሰሩ ናቸው።