玻璃蒸氣室中的原子被激光束激發(fā)到里德堡態(tài)。它們檢測(cè)電場(chǎng)（來自背景中的金天線）并將信息壓印回激光束上。

陸軍研究人員說，量子傳感器可以為士兵提供一種檢測(cè)整個(gè)無線電頻譜（從0到100 GHz）的通信信號(hào)的方法。

在傳統(tǒng)的接收器系統(tǒng)中，單個(gè)天線無法實(shí)現(xiàn)如此寬的頻譜覆蓋范圍，并且需要單個(gè)天線，放大器和其他組件的多個(gè)系統(tǒng)。

美國(guó)陸軍作戰(zhàn)能力發(fā)展司令部的戴維·邁耶（David Meyer）說，2018年，陸軍科學(xué)家是世界上第一個(gè)創(chuàng)建使用高激發(fā)，超靈敏原子（稱為里德堡原子）來檢測(cè)通信信號(hào)的量子接收器的人。陸軍研究實(shí)驗(yàn)室。邁耶說，研究人員根據(jù)基本原理計(jì)算出接收機(jī)的信道容量或數(shù)據(jù)傳輸速率，然后在他們的實(shí)驗(yàn)室中通過實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了該性能-將其他組的結(jié)果提高了幾個(gè)數(shù)量級(jí)。

梅耶說：“這些新型傳感器可能很小，幾乎無法探測(cè)到，給士兵們帶來了破壞性的優(yōu)勢(shì)。” “基于里德伯格原子的傳感器直到最近才被考慮用于一般電場(chǎng)感應(yīng)應(yīng)用，包括作為通信接收器。雖然眾所周知里德伯格原子具有廣泛的敏感性，但從未對(duì)整個(gè)工作范圍內(nèi)的敏感性進(jìn)行定量描述。 ”

Rydberg原子被Rydberg態(tài)光學(xué)激發(fā)，從而檢測(cè)出該藝術(shù)家的解釋中傳入的射頻場(chǎng)。

為了評(píng)估潛在的應(yīng)用，陸軍科學(xué)家對(duì)Rydberg傳感器在0至10 12 Hz 的巨大頻率范圍內(nèi)振蕩電場(chǎng)的敏感性進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，Rydberg傳感器可以可靠地檢測(cè)整個(gè)頻譜上的信號(hào)，并且可以與其他已建立的電場(chǎng)傳感器技術(shù)相比較，例如電光晶體和偶極天線耦合的無源電子設(shè)備。

梅耶說：“量子力學(xué)使我們能夠非常了解傳感器的校準(zhǔn)和最終性能，并且每個(gè)傳感器都相同�！� “這一結(jié)果是確定如何在野外使用該系統(tǒng)的重要一步�！�

這項(xiàng)工作可能支持陸軍在下一代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的重點(diǎn)，并確保其位置，導(dǎo)航和定時(shí)，因?yàn)檫@可能會(huì)影響新穎的通信概念或方法，以檢測(cè)用于地理位置的RF信號(hào)。

未來，陸軍科學(xué)家將研究方法，以繼續(xù)提高靈敏度，以檢測(cè)更弱的信號(hào)，并擴(kuò)展用于更復(fù)雜波形的檢測(cè)協(xié)議。