Rydberg ايٽم هڪ هٿ واري ريڊيو مان واضح سگنل ڳوليندا آهن

ڪوانٽم وصول ڪندڙن صرف هڪ واڪي-ٽاڪي سگنل ورتو - ۽ اهو سڀ ڪجهه تبديل ڪري ٿو

ڏهاڪن تائين، ريڊيو ڪميونيڪيشن ساڳئي بنيادي ٽيڪنالاجي تي ڀروسو ڪيو آهي: ڌاتو اينٽيننا برقي مقناطيسي لهرن کي برقي سگنلن ۾ تبديل ڪري ٿو. اهو ڪم ڪري ٿو، پر اهو سخت جسماني حدن سان گڏ اچي ٿو - سائيز جي پابنديون، تعدد پابنديون، ۽ مداخلت جو خطرو. هاڻي، محقق ڪجهه ظاهر ڪيو آهي جيڪو مڪمل طور تي ضابطن کي ٻيهر لکي سگهي ٿو. Rydberg ايٽمس استعمال ڪندي - اليڪٽران سان گڏ ايٽم غير معمولي طور تي اعلي توانائي واري رياستن لاءِ پرجوش آهن - سائنسدانن ڪاميابيءَ سان معلوم ڪيو آهي صاف ، سمجھڻ وارا سگنل جيڪي معياري هينڊ هيلڊ ريڊيو مان منتقل ڪيا ويا آهن. هي هڪ معمولي ليبارٽري بهتري نه آهي. اهو تصور جو ثبوت آهي ته ڪوانٽم فزڪس صديون پراڻي اينٽينا ٽيڪنالاجي کي بنيادي طور تي بهتر شيءِ سان تبديل ڪري سگهي ٿي، ۽ ان جا اثر دفاعي ڪميونيڪيشن کان وٺي روزمره جي ڪاروبار کي ڪيئن منظم ڪن ٿا انهن جي آپريشن ۽ ڪنيڪشن کي.

رائڊبرگ ايٽم ڇا آهن ۽ توهان کي ڇو خيال رکڻ گهرجي؟

هڪ Rydberg ايٽم هڪ ايٽم آهي جنهن ۾ هڪ يا وڌيڪ اليڪٽران هڪ انتهائي اعليٰ پرنسپل ڪوانٽم نمبر ڏانهن پرجوش ٿي ويا آهن - ڪڏهن ڪڏهن 50، 100، يا ان کان وڌيڪ جي قدرن تائين پهچي ويندا آهن. انهن سطحن تي، اليڪٽران پنهنجي زميني حالت جي نسبت نيوڪلئس کان وسيع فاصلن تي مدار رکي ٿو، ايٽم کي خارجي برقي شعبن لاءِ غير معمولي طور تي حساس بڻائي ٿو. هڪ واحد Rydberg ايٽم هڪ عام زميني رياست ايٽم کان 10,000 ڀيرا وڏو ٿي سگهي ٿو، ۽ ان جي برقي مقناطيسي شعاعن جي حساسيت ان سائيز سان ڊرامائي طور تي وڌي ٿي.

اها حساسيت اها آهي جيڪا ريڊبرگ ايٽمز کي ايترو پرڪشش بڻائي ٿي جيئن ريڊيو ريسيور. روايتي اينٽينن کي جسماني طور تي ماپڻ لازمي آهي ته جيئن انهن جي طول موج سان ملن - هڪ بنيادي رڪاوٽ جيڪا ننڍي ڪرڻ ۽ براڊ بينڊ جي استقبال کي محدود ڪري ٿي. ريڊبرگ ايٽم هن کي مڪمل طور تي رد ڪري ٿو. ماچس جي دٻي کان ننڍو هڪ وانپ سيل، سيزيم يا روبيڊيم ايٽمس سان ڀريل آهي، جيڪو درست ليزرز ذريعي پرجوش آهي، ڪلوهرٽز کان ٽريهرٽز تائين ڦهليل فريڪوئنسي رينج ۾ سگنل ڳولي سگهي ٿو. تازي مظاھري ۾، محقق پنھنجي Rydberg رسيور کي ٽيون ڪيو ھڪ ڪمرشل ھينڊ ھيلڊ ريڊيو مان ھڪ VHF-بينڊ سگنل کڻڻ لاءِ جيڪو تقريباً 150 MHz تي ڪم ڪري رھيو آھي ـ ھڪ فريڪوئنسي جيڪا پھرين جواب ڏيڻ وارن، ھوائي اڏي، ۽ دنيا جي بيشمار ڪاروباري ريڊيو سسٽم پاران استعمال ڪئي ويندي آھي.

سگنل کي صرف خام ڊيٽا طور معلوم نه ڪيو ويو. اهو صاف آڊيو جي طور تي ٺهيل ۽ ٻيهر تيار ڪيو ويو، اهو ثابت ڪري ٿو ته Rydberg-based وصول ڪندڙ عملي ڪميونيڪيشن ڊوائيسز طور ڪم ڪري سگهن ٿا، نه صرف غير معمولي ليبارٽري تجسس.

ڇو هي پيش رفت پوئين Quantum Sensing Demos کان وڌيڪ اهميت رکي ٿي

ڪوانٽم سينسنگ اڳ به متاثر ڪندڙ هيڊ لائنون پيدا ڪري چڪو آهي، پر مثالي حالتن سان سخت ڪنٽرول ٿيل ماحول ۾ ڪيترائي مظاهرا موجود هئا. ڇا اهو نتيجو ڌار ڪري ٿو ان جي حقيقي دنيا جي قابل اطلاق آهي. هينڊ هيلڊ ريڊيو هڪ عام ٽرانسميٽر آهي جيترو توهان ڳولي سگهو ٿا - بيٽري سان هلندڙ، ڪمپيڪٽ، ڪم ڪندڙ معياري تجارتي طاقت جي سطح تي عام طور تي 1 ۽ 5 واٽ جي وچ ۾. حقيقت اها آهي ته هڪ Rydberg ايٽم رسيور اهڙي عام ڊوائيس مان استعمال لائق سگنل ڪڍي سگهي ٿو، اهو ظاهر ڪري ٿو ته ٽيڪنالاجي ثبوت جي اصول کان ٻاهر حقيقي انجنيئرنگ جي قابليت ڏانهن وڌي رهي آهي.

روايتي اينٽينا سسٽم ڪيترن ئي معروف حدن کان متاثر آهن جن کي Rydberg وصول ڪندڙ غالب ڪري سگھن ٿا:

• سائيز فريڪوئنسي ڪپلنگ: روايتي اينٽينا لازمي طور تي ھدف واري ويڪرائي ڦاڪ جو ھڪ اھم حصو ھوندا آھن، گھٽ فريڪوئنسي ريسيپشن کي جسماني طور وڏي جوڙجڪ جي ضرورت ھوندي آھي. Rydberg رسيور مڪمل طور تي جسماني سائيز کان ڊولپ ڊيٽشن کي ختم ڪري ٿو.
• Bandwidth Constraints: گھڻا اينٽيننا تنگ فريڪوئنسي بئنڊز تي ٻڌل آھن. Rydberg ايٽمس کي ليزر فريڪوئنسي کي ترتيب ڏيڻ سان، سافٽ ويئر جي وضاحت ڪيل براڊ بينڊ ريسيپشن کي فعال ڪرڻ سان، هڪ وڏي اسپيڪٽرم ۾ ترتيب ڏئي سگهجي ٿو.
• برقي مقناطيسي مداخلت: ڌاتو اينٽيننا ويجهن اليڪٽرانڪس ۽ ساختن مان شور کڻندا آهن. Rydberg وصول ڪندڙ آپٽيڪل ريڊ آئوٽ استعمال ڪندا آهن، انهن کي فطري طور تي برقياتي مقناطيسي مداخلت جي ڪيترن ئي شڪلن کان محفوظ بڻائي ٿو.
• Calibration drift: روايتي وصول ڪندڙن کي ريفرنس جي معيار جي خلاف وقتي حساب ڪتاب جي ضرورت هوندي آهي. Rydberg ايٽم بنيادي ايٽمي مستقلن کي ڳولهي سگهڻ جي قابل خود-ڪاليبريٽنگ ماپون مهيا ڪن ٿا، 1٪ کان گھٽ ماپ جي درستگي پيش ڪن ٿا بغير خارجي حوالن جي.

اهي فائدا بيان ڪن ٿا ته ڇو DARPA کان وٺي ڪمرشل ٽيلي ڪام ليبز تائين تنظيمن گذريل پنجن سالن ۾ Rydberg ائٽم ريسرچ ۾ وڏي پئماني تي سيڙپڪاري ڪئي آهي، 2020 کان وٺي عالمي سطح تي گڏيل فنڊنگ $100 ملين کان وڌيڪ آهي.

فزڪس ليبز کان وٺي فيلڊ ڊيپلائيشن تائين: اڳتي هلي انجنيئرنگ چيلنجز

جوش جي باوجود، Rydberg رسيور تجارتي شين ۾ ظاهر ٿيڻ کان اڳ اهم انجنيئرنگ رڪاوٽون رهنديون آهن. موجوده نظامن کي پنهنجي Rydberg رياستن ۾ ايٽم کي اتساهه ڏيڻ لاءِ درست ليزرن جي ضرورت هوندي آهي - عام طور تي هڪ ٻه-فوٽن ايڪسائيٽيشن اسڪيم 852 nm تي ليزر استعمال ڪندي ۽ 509 nm سيزيم ايٽمس لاءِ. اهي ليزر سسٽم، جڏهن ته وڌ ۾ وڌ ڪمپيڪٽ، اڃا به وڌيڪ طاقت استعمال ڪن ٿا ۽ هڪ سادي تار اينٽينا کان وڌيڪ مقدار تي قبضو ڪن ٿا. نيشنل انسٽيٽيوٽ آف اسٽينڊ اينڊ ٽيڪنالاجي (NIST) ۾ محقق ۽ ڪيترن ئي يونيورسٽين جي ليبز تي ڪم ڪري رهيا آهن مربوط فوٽوونڪ حل جيڪي پوري آپٽيڪل سسٽم کي چپ-اسڪيل پليٽ فارم تي ڇڪي سگهن ٿيون.

درجه حرارت جي استحڪام هڪ ٻي ڳڻتي آهي. Rydberg ايٽم وانپ سيلز ڪنٽرول ٿيل درجه حرارت تي بهترين طور تي ڪم ڪن ٿا، عام طور تي 25 ° C ۽ 45 ° C جي وچ ۾، بهتر ايٽمي کثافت کي برقرار رکڻ لاء. انتهائي ماحول ۾ فيلڊ جي تعیناتي - ريگستان جي گرمي، آرڪڪڪ سرد، يا هلندي گاڏي جي وائبريشن - چئلينج متعارف ڪرايو آهي جيڪي ليبارٽري سيٽ اپ کي منهن نه ٿا ڏين. جڏهن ته، تازو ترقيءَ ۾ مائڪرو فيبريڪٽيڊ ويپر سيلز ۾ انٽيگريٽيڊ هيٽرز ۽ تھرمل آئسوليشن سان گڏ اميدن جا نتيجا ڏيکاريا ويا آھن، ڪجھ پروٽوٽائپس 60°C جي محيطي درجه حرارت جي حد تائين ڪارڪردگي برقرار رکندا آھن.

سگنل کان شور جي تناسب کي پڻ ڪجهه ايپليڪيشنن لاءِ سڌارڻ جي ضرورت آهي. جڏهن ته هينڊ هيلڊ ريڊيو جو مظاهرو واضح آڊيو پيدا ڪيو، رسيور جي حساسيت اڃا تائين بهترين روايتي رسيور کان گهٽ ٿئي ٿي تقريبن 10-20 ڊي بي تنگ بينڊ سگنلن لاءِ. محقق هن کي ٽيڪنڪ ذريعي خطاب ڪري رهيا آهن جهڙوڪ ملٽي فوٽوون ايڪسائيٽيشن اسڪيمز ۽ برقياتي مقناطيسي طور تي مبني شفافيت (EIT) اصلاح، تقريبن 3-5 dB جي سالياني سڌارن سان تازو ادب ۾ ٻڌايو ويو آهي.

پوسٽ-اينٽينا دنيا ۾ ڪاروباري ڪميونيڪيشن

ڪوانٽم ريڊيو رسيور جا عملي اثر فوجي ۽ سائنسي ايپليڪيشنن کان اڳتي وڌيا آهن. ڪميونيڪيشن انفراسٽرڪچر تي غور ڪريو ته جديد ڪاروبار روزاني تي ڀاڙين ٿا. گودام ريڊيو سسٽم ۽ فليٽ ڊسپيچ نيٽ ورڪن کان وٺي IoT سينسر صفن ۽ بلڊنگ-وائڊ وائي فائي تائين، برقياتي مقناطيسي ڪميونيڪيشن عملي طور تي هر آپريشنل ورڪ فلو کي هيٺ رکي ٿي. هڪ ٽيڪنالاجي جيڪا پوري ريڊيو اسپيڪٽرم ۾ هڪ واحد، ڪمپيڪٽ ڊيوائس سان حاصل ڪري سگهي ٿي بنيادي طور تي آسان ٿي سگهي ٿي ته ڪاروبار ڪيئن ٺاهي ۽ برقرار رکندا انهن جي مواصلاتي انفراسٽرڪچر کي.

سڀ کان وڌيڪ تبديل ٿيندڙ ٽيڪنالاجيون نه رڳو موجوده سسٽم کي بهتر ڪن ٿيون - اهي انهن رڪاوٽن کي ختم ڪن ٿيون جيڪي انهن کي شڪل ڏين ٿيون. Rydberg ائٽم رسيور بهتر اينٽينا نه ٺاهيندا آهن؛ اهي تعدد-مخصوص اينٽينا جي تصور کي ختم ڪري ڇڏيندا آهن.

ڪاروبار لاءِ ڪيترن ئي هنڌن تي پيچيده عملن کي منظم ڪرڻ لاءِ، ڪميونيڪيشن پرت اڪثر هڪ پوشيده پر نازڪ انحصار هوندو آهي. پليٽ فارمس جهڙوڪ Mewayz، جيڪي 207 آپريشنل ماڊلز کي گڏ ڪن ٿا - CRM ۽ انوائسنگ کان وٺي فليٽ مئنيجمينٽ ۽ ٽيم ڪوآرڊينيشن تائين - هڪ واحد ڪاروباري OS ۾، اڳ ۾ ئي ورهايل نظامن کي متحد ڪرڻ جي قدر کي ظاهر ڪن ٿا. جيئن ته ڪوانٽم سينسنگ ٽيڪنالاجي پختو ٿئي ٿي ۽ وڌيڪ لچڪدار، لچڪدار ڪميونيڪيشن هارڊويئر کي قابل بڻائي ٿي، سافٽ ويئر پليٽ فارمز جيڪي ڪاروباري آپريشن کي ترتيب ڏين ٿا، اهي اڃا به وڌيڪ طاقتور ٿي ويندا. تصور ڪريو فليٽ مئنيجمينٽ سسٽم جيڪي ڪنهن به فريڪوئنسي بينڊ، يا فيلڊ سروس ٽيمن جي وچ ۾ رابطي کي برقرار رکندا آهن جن جا ڪميونيڪيشن خود بخود مقامي اسپيڪٽرم جي حالتن سان مطابقت رکن ٿا - انٽيگريٽيڊ پليٽ فارمز پاران مهيا ڪيل آپريشنل ريبون ان لچڪ کي استعمال ڪرڻ لاءِ ضروري هوندو.

اسپيڪٽرم مانيٽرنگ جو موقعو

هڪ ويجهي مدت واري ايپليڪيشن جتي Rydberg رسيور تيزيءَ سان اپنائڻ ڏسي سگھن ٿا، اسپيڪٽرم مانيٽرنگ ۽ انتظام آهي. حڪومتون ۽ ريگيوليٽري ادارا جيئن ته ايف سي سي هر سال اربين خرچ ڪري ٿو ريڊيو اسپيڪٽرم جي استعمال جي نگراني ڪرڻ، غير مجاز ٽرانسميشن کي ڳولڻ، ۽ تعدد مختص ڪرڻ جو انتظام. موجوده نگراني کي مڪمل اسپيڪٽرم کي ڍڪڻ لاءِ مختلف اينٽينن ۽ وصول ڪندڙن جي صفن جي ضرورت آهي - هڪ مهانگو، سار سنڀال وارو طريقو.

هڪ واحد Rydberg ايٽم سينسر هڪ پوري اينٽينا فارم کي تبديل ڪري سگهي ٿو، HF کان مائڪرو ويڪرو فريڪوئنسيز ذريعي هڪ ڪافي ٿرموس جي سائيز جي ڊوائيس سان اسڪين ڪري رهيو آهي. ايٽمي ماپن جي خود ڪليبريٽنگ فطرت جو مطلب آهي ته اهي سينسرز قانوني طور تي معلوم ڪرڻ جي قابل ماپون مهيا ڪندا بغير وقت جي حساب ڪتاب جي چڪر جي جيڪي موجوده سامان جي تقاضا ڪن ٿا - هڪ عمل جيڪو في الحال هر سال ڏينهن لاءِ مانيٽرنگ اسٽيشنن کي آف لائن وٺي ٿو.

ان ڪاروبارن لاءِ جيڪي منظم اسپيڪٽرم ماحول ۾ ڪم ڪن ٿيون - وائرليس ISPs، پرائيويٽ LTE نيٽ ورڪ آپريٽرز، لاجسٽڪ ڪمپنيون لائسنس يافته ريڊيو فريڪوئنسي استعمال ڪنديون آهن - هي ٽيڪنالاجي ڊرامائي طور تي تعميل جي قيمتن کي گهٽائي سگهي ٿي. آپريشنل پليٽ فارمن سان ضم ٿيل خودڪار اسپيڪٽرم مانيٽرنگ حقيقي وقت ۾ مداخلت جي مسئلن کي پرچم ڪري سگهي ٿي، سسٽم ۾ ٽريڪ ٿيل ڪاروباري اثر واري ڊيٽا سان رابطي جي رڪاوٽن کي لاڳاپو ڪري سگھي ٿو جيئن Mewayz اسپيڪٽرم مسئلن جي حقيقي قيمت جو اندازو لڳائڻ ۽ حل کي ترجيح ڏيڻ لاء.

اڳيون ڇا ٿيندو: ڪوانٽم وصول ڪندڙن لاءِ ٽائم لائن

موجوده تحقيق جي پيچيدگين ۽ سيڙپڪاري جي سطحن جي بنياد تي، انڊسٽري مبصرن Rydberg رسيور ڪمرشلائيزيشن لاءِ هڪ خراب ٽائم لائن تجويز ڪن ٿا. 2-3 سالن اندر، اسپيڪٽرم مانيٽرنگ ۽ سائنسي ماپن ۾ خاص ايپليڪيشنون مارڪيٽ تائين پهچڻ جو امڪان آهي. فوجي ۽ دفاعي ايپليڪيشنون، جتي سائيز، وزن، ۽ طاقت جا فائدا پريميئم خرچن کي صحيح ثابت ڪن ٿا، ساڳئي وقت جي فريم ۾ فيلڊ جي تعیناتي ڏسي سگھن ٿا. صارفين ۽ عام تجارتي ايپليڪيشنون وڌيڪ آهن - امڪاني طور تي 7-10 سال - ليزر مينيچرائيزيشن ۽ قيمت جي گھٽتائي ۾ التوا ۾ پيش رفت.

ٻين ڪوانٽم ٽيڪنالاجيز سان متوازي سبق آموز آهي. ايٽمي گھڙين به ساڳي رفتار جي پيروي ڪئي: 1950 جي ڏهاڪي ۾ ڪمري جي سائز جي ليبارٽري آلات کان وٺي چپ اسڪيل ڊوائيسز تائين جيڪي اڄ $ 1,500 کان گهٽ ۾ موجود آهن. اهم انفڪشن پوائنٽ آيو جڏهن سپورٽنگ فوٽوونڪ اجزاء - ليزر، ڊيڪٽر، ۽ آپٽيڪل عناصر - پيماني تي پيداوار بڻجي ويا. Rydberg وصول ڪندڙن لاءِ، اهو انفليڪشن پوائنٽ ويجھو اچي رهيو آهي جيئن انٽيگريٽيڊ فوٽوونڪس ميچر ٿئي ٿو ۽ عمودي-ڪيوٽي مٿاڇري-اخراج ڪندڙ ليزر (VCSELs) گهربل موج جي ڊيگهه ۽ استحڪام جي سطح تي پهچي ٿو.

اڳتي سوچڻ واري ڌنڌي لاءِ، ڪوانٽم وصول ڪندڙن جي اچڻ جو انتظار ڪرڻ نه آهي. اهو آپريشنل انفراسٽرڪچر ٺاهڻ لاءِ آهي - متحد پليٽ فارمز، لچڪدار ڊيٽا آرڪيٽيڪچرز، مربوط ڪميونيڪيشن ورڪ فلوز - جيڪي جذب ڪري سگهن ٿا ۽ استعمال ڪري سگھن ٿا بدلائيندڙ ٽيڪنالاجيون جيئن اهي ظاهر ٿين ٿيون. اهي تنظيمون جيڪي ڊجيٽل تبديليءَ سان تمام گهڻي جدوجهد ڪن ٿيون اهي پراڻي هارڊويئر سان نه هيون؛ اهي اهي هئا جيڪي ٽڪرا ٽڪرا ٿيل سافٽ ويئر سسٽم سان جيڪي ٺهڪندڙ نه ٿي سگهيا. اڄ هڪ مضبوط آپريشنل پليٽ فارم تي تعمير، چاهي 5 ملازمن جو انتظام هجي يا 5,000، هارڊويئر جي جدت جي ايندڙ لهر جيڪا به فراهم ڪري ٿي ان تي سرمائيداري ڪرڻ لاءِ بنياد ٺاهي ٿي.

The Bigg Picture: When Atoms Replace Antennas

رائڊبرگ ايٽمز کي استعمال ڪندي هٿ ۾ هيلڊ ريڊيو سگنل جو ڪامياب پتو لڳائڻ هڪ سنگ ميل آهي جيڪو ٻين لمحن سان گڏ آهي جڏهن ڪوانٽم فزڪس ليبارٽري مان ڀڄي ويو ۽ عملي دنيا ۾ داخل ٿيو - پهريون ٽرانزسٽر، پهريون ليزر، پهريون GPS سيٽلائيٽ ايٽمي وقت جي معيار کي استعمال ڪندي. انهن ٽيڪنالاجين مان هر هڪ کي مظاهري کان هر سطح تي منتقل ٿيڻ ۾ ڏهاڪا لڳي ويا، پر هر هڪ آخرڪار صنعتن کي اهڙي نموني تبديل ڪيو جنهن جي موجدن ڪڏهن به اڳڪٿي نه ڪئي هئي.

ريڊيو ڪميونيڪيشن 45 بلين ڊالرن جي عالمي صنعت آهي جيڪا 1901ع ۾ مارڪوني جي پهرين ٽرانس اٽلانٽڪ ٽرانسميشن کان وٺي بنيادي طور تي ساڳين جسماني اصولن تي ڪم ڪري رهي آهي. ريڊبرگ ايٽم رسيور انهن اصولن تي ٻيهر عمل نه ٿو ڪري - اهو انهن کي فزڪس جي مڪمل طور تي مختلف شاخن مان ٺهيل شيءِ سان بدلائي ٿو. ڪاروبار، انجنيئرن، ۽ ٽيڪنالاجي حڪمت عملين لاءِ، انهي هٿرادو ريڊيو مان سگنل صرف آڊيو ناهي. اهو هڪ واضح، اڻ چٽو پيغام آهي ته برقياتي مقناطيسي سينسنگ ۽ ڪميونيڪيشن جو مستقبل ايٽمي آهي، ۽ اهي تنظيمون جيڪي اڳ ۾ ئي پليٽ فارمن تي ڪم ڪري رهيون آهن انهن کي فائدو حاصل ڪرڻ لاءِ تمام گهڻي لچڪدار ٽيڪنالاجي سان ترقي ڪري سگهجي ٿي.