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          美科学家证实量子无线电可助地下水下通信和测绘
          来源:科技部  发布时间:2018年01月26日
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            美国国家标?#25216;?#26415;研究院(NIST)的科学家证实,量子无线电可以在GPS、普通手机、无线电信息难以抵达,甚至完全不能工作的地方(例如峡谷、水下和地下)实现通信和测绘。当GPS信号难?#28304;?#36879;水、土壤、建筑物墙壁、摩天大楼时,难以用于潜艇、扫雷、军事或救灾时,以及无线电信号因瓦砾或电磁设备干扰的混乱环境下受阻时,该技术可为水手、士兵和测绘员提供技术支撑。

            NIST科学家正在试验一种低频磁无线电——一种超低频(VLF)数字调制磁信号。与传统的电磁通信信号不同,该无线电可以在更高的频率下穿透建筑材料、水和土壤。超低频电磁场已经在水下通信中得到运用,但音频或视频的数据传输能力有限,且只能传输单向文本,潜艇还必须拖曳繁琐的无线电缆,放慢速度并上升到潜望镜深度(18米或地面以下约60英尺)进行通信。低频通信的最大问题?#22681;?#25910;机灵敏度低,现有发射机的带宽有限,导致数据传输速?#23454;汀?#20351;用量子传感器将获得最佳的磁场灵敏度和更长的通信范围,也可以提供像手机一样获得高带宽通信的可能性。NIST科学家依靠铷原子的量子特?#28798;?#25104;磁场传感器来检测数字调制磁信号,并通过改变磁场来调制或控制频率,特别是原子产生的水平和垂直的信号波形。科学家下一步计划开发改进发射机。

            NIST开发了一种直流磁强计,其中使用偏振光作为检测器来监测由磁场引起的铷原子“?#28304;?rdquo;。除了具有高灵敏度以外,该磁强计还具有室温运?#23567;?#20307;积小、功耗低、成本低、干扰小等特点,不需要移动或校准。下一步,NIST拟建立和测试一个定制的量子磁力计,类似原子钟,该磁力?#24179;?#36890;过在原子内部能级及其它特?#28798;?#38388;的切换来监测信号,通过提高传感器灵敏度来扩大低频磁场信号的范围,更好地?#31181;?#22122;声,增加并有效利用传感器的带宽。

            该成果发表在2017年12月的《Review of Scientific Instruments》杂志上。

            
           
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