Sensor Radio Berbasis Atom Ungkap Arah Sinyal untuk Komunikasi Lebih Jernih

Peneliti mendemonstrasikan sensor berbasis atom yang dapat menentukan arah sinyal radio yang masuk, bagian kunci lainnya untuk sistem komunikasi atomik potensial yang dapat lebih kecil dan bekerja lebih baik dalam lingkungan berisiko dibandingkan teknologi konvensional.

Kemampuan untuk mengukur "sudut kedatangan" sinyal membantu memastikan akurasi radar dan komunikasi nirkabel, yang perlu mengurutkan pesan dan citra nyata dari interferensi acak atau sengaja. Sistem komunikasi berbasis atom yang sebenarnya akan memberikan manfaat bagi 5G dan di luarnya.

Dua laser dengan warna berbeda mempersiapkan atom sesium gas dalam gelas kecil, atau sel, dalam status energi tinggi (Rydberg) yang memiliki properti baru seperti sensitivitas ekstrim terhadap medan elektromagnetik. Frekuensi sinyal medan listrik mempengaruhi warna cahaya yang diserap oleh atom. "Mixer" berbasis atom mengambil sinyal input dan mengonversinya ke frekuensi yang berbeda. Satu sinyal bertindak sebagai referensi sementara sinyal kedua dikonversi atau di-detune ke frekuensi lebih rendah. Laser memprobe atom untuk mendeteksi dan mengukur perbedaan frekuensi dan fase di antara dua sinyal. Fase merujuk pada posisi gelombang elektromagnetik satu sama lain dalam waktu.

Mixer mengukur fase sinyal yang di-detune di dua lokasi yang berbeda dalam sel uap atom. Berdasarkan perbedaan fase di dua lokasi ini, peneliti dapat menghitung arah kedatangan sinyal. Untuk mendemonstrasikan pendekatan ini, tim mengukur perbedaan fase 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 keuntungan potensial termasuk pengukuran yang sangat akurat dan universal; yaitu, sama di mana saja karena atom identik. Standar pengukuran berdasarkan atom termasuk yang untuk panjang dan waktu.

Dengan pengembangan lebih lanjut, penerima radio berbasis atom dapat menawarkan banyak manfaat dibandingkan teknologi konvensional. Misalnya, tidak perlu elektronik tradisional yang mengonversi sinyal ke frekuensi yang berbeda untuk pengiriman karena atom melakukan tugas 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 interferensi dan kebisingan.