Komunikasi Radio Berbasis Atom

Para peneliti mendemonstrasikan sensor berbasis atom yang dapat menentukan arah sinyal radio yang masuk, bagian penting lain untuk sistem komunikasi atom potensial yang bisa lebih kecil dan bekerja lebih baik di lingkungan yang bising daripada teknologi konvensional.

Kemampuan untuk mengukur "sudut kedatangan" sinyal membantu memastikan keakuratan radar dan komunikasi nirkabel, yang perlu memilah pesan dan gambar nyata dari gangguan acak atau disengaja. Sistem komunikasi berbasis atom yang sebenarnya akan menguntungkan 5G dan seterusnya.

Dua laser berwarna berbeda menyiapkan atom cesium gas dalam labu kaca kecil, atau sel, dalam keadaan energi tinggi (Rydberg) yang memiliki sifat baru seperti kepekaan ekstrem terhadap medan elektromagnetik. Frekuensi sinyal medan listrik mempengaruhi warna cahaya yang diserap oleh atom. Sebuah "mixer" berbasis atom mengambil sinyal input dan mengubahnya menjadi frekuensi yang berbeda. Satu sinyal bertindak sebagai referensi sementara sinyal kedua diubah atau diturunkan ke frekuensi yang lebih rendah. Laser menyelidiki atom untuk mendeteksi dan mengukur perbedaan frekuensi dan fase antara dua sinyal. Fase mengacu pada posisi gelombang elektromagnetik relatif terhadap satu sama lain dalam waktu.

Mixer mengukur fase sinyal detuned di dua lokasi berbeda di dalam sel uap atom. Berdasarkan perbedaan fasa pada kedua lokasi tersebut, peneliti dapat menghitung arah datangnya sinyal tersebut. Untuk mendemonstrasikan pendekatan tersebut, tim mengukur perbedaan fase dari sinyal eksperimental 19,18 Gigahertz di dua lokasi di dalam sel uap untuk berbagai sudut kedatangan. Mereka membandingkan pengukuran ini dengan simulasi dan model teoretis untuk memvalidasi metode baru.

Sensor berbasis atom secara umum memiliki banyak kemungkinan keuntungan termasuk pengukuran yang sangat akurat dan universal; yaitu, sama di mana-mana karena atom-atomnya identik. Standar pengukuran berdasarkan atom termasuk panjang dan waktu.

Dengan pengembangan lebih lanjut, penerima radio berbasis atom dapat menawarkan banyak manfaat dibandingkan teknologi konvensional. Misalnya, tidak perlu elektronik tradisional yang mengubah sinyal ke frekuensi yang berbeda untuk pengiriman karena atom melakukan pekerjaan secara otomatis. Antena dan penerima dapat secara fisik lebih kecil, dengan dimensi skala mikrometer. Selain itu, sistem berbasis atom mungkin kurang rentan terhadap beberapa jenis gangguan dan kebisingan.