วิทยุสื่อสารที่ใช้อะตอมสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีเสียงดัง

ก่อนหน้านี้ นักวิจัยของ NIST ได้แสดงให้เห็นว่าเซ็นเซอร์แบบอะตอมเดียวกันสามารถรับสัญญาณการสื่อสารที่ใช้กันทั่วไปได้ ความสามารถในการวัด "มุมของการมาถึง" ของสัญญาณช่วยให้มั่นใจได้ถึงความแม่นยำของเรดาร์และการสื่อสารไร้สาย ซึ่งจำเป็นต้องคัดแยกข้อความและรูปภาพจริงจากการรบกวนแบบสุ่มหรือโดยเจตนา Chris Holloway หัวหน้าโครงการกล่าวว่า "งานใหม่นี้เมื่อรวมกับงานก่อนหน้าของเราเกี่ยวกับเซ็นเซอร์และตัวรับที่ใช้อะตอม ทำให้เราเข้าใกล้ระบบการสื่อสารแบบอะตอมที่แท้จริงอีกขั้นหนึ่ง เพื่อประโยชน์ 5G และอื่น ๆ" หัวหน้าโครงการ Chris Holloway กล่าว ในการตั้งค่าการทดลองของ NIST เลเซอร์สองสีที่ต่างกันจะเตรียมอะตอมของแก๊สซีเซียมในขวดแก้วหรือเซลล์ขนาดเล็กในสถานะพลังงานสูง ("Rydberg") ซึ่งมีคุณสมบัติใหม่ เช่น ความไวต่อสนามแม่เหล็กไฟฟ้าสูงมาก ความถี่ของสัญญาณสนามไฟฟ้าจะส่งผลต่อสีของแสงที่อะตอมดูดซับไว้ "มิกเซอร์" ที่ใช้อะตอมจะรับสัญญาณอินพุตและแปลงเป็นความถี่ต่างๆ สัญญาณหนึ่งทำหน้าที่เป็นข้อมูลอ้างอิงในขณะที่สัญญาณที่สองถูกแปลงหรือ "แยก" เป็นความถี่ที่ต่ำกว่า เลเซอร์ตรวจสอบอะตอมเพื่อตรวจจับและวัดความแตกต่างของความถี่และเฟสระหว่างสัญญาณทั้งสอง เฟส หมายถึงตำแหน่งของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่สัมพันธ์กันในเวลา เครื่องผสมจะวัดเฟสของสัญญาณที่ถูกแยกออกที่ตำแหน่งที่แตกต่างกันสองแห่งภายในเซลล์ไอของ อะตอม นักวิจัยสามารถคำนวณทิศทางการมาถึงของสัญญาณได้จากความแตกต่างของเฟสของทั้งสองตำแหน่ง เพื่อสาธิตวิธีการนี้ NIST วัดความแตกต่างของเฟสของสัญญาณทดลอง 19.18 กิกะเฮิรตซ์ที่ตำแหน่งสองตำแหน่งภายในเซลล์ไอสำหรับมุมต่างๆ ที่มาถึง นักวิจัยเปรียบเทียบการวัดเหล่านี้กับทั้งแบบจำลองและแบบจำลองทางทฤษฎีเพื่อตรวจสอบความถูกต้องของวิธีการใหม่ ความถี่ในการส่งที่เลือกสามารถนำไปใช้กับระบบสื่อสารไร้สายในอนาคตได้ Holloway กล่าว งานวิจัยนี้เป็นส่วนหนึ่งของการวิจัยของ NIST เกี่ยวกับการสื่อสารขั้นสูง ซึ่งรวมถึง 5G ซึ่งเป็นมาตรฐานรุ่นที่ 5 สำหรับเครือข่ายบรอดแบนด์เซลลูล่าร์ ซึ่งหลายมาตรฐานจะเร็วกว่ามากและรองรับข้อมูลได้มากกว่าเทคโนโลยีในปัจจุบัน การวิจัยเซนเซอร์ยังเป็นส่วนหนึ่งของโปรแกรม NIST on a Chip ซึ่งมีเป้าหมายเพื่อนำเทคโนโลยีวิทยาศาสตร์การวัดระดับโลกจากห้องปฏิบัติการมาสู่ผู้ใช้ทุกที่ทุกเวลา ผู้เขียนร่วมมาจาก University of Colorado Boulder และ ANSYS Inc. ใน Boulder โดยทั่วไปแล้วเซ็นเซอร์ที่ใช้อะตอมมีข้อดีหลายประการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการวัดที่มีทั้งความแม่นยำสูงและเป็นสากล นั่นคือเหมือนกันทุกที่เพราะอะตอมเหมือนกัน มาตรฐานการวัดตามอะตอมรวมถึงความยาวและเวลา ด้วยการพัฒนาเพิ่มเติม เครื่องรับวิทยุที่ใช้อะตอมอาจให้ประโยชน์มากมายเหนือเทคโนโลยีทั่วไป ตัวอย่างเช่น ไม่มีความจำเป็นสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบดั้งเดิมที่แปลงสัญญาณเป็นความถี่ที่แตกต่างกันสำหรับการจัดส่ง เนื่องจากอะตอมจะทำงานโดยอัตโนมัติ สายอากาศและเครื่องรับสามารถมีขนาดเล็กลงได้ด้วยขนาดระดับไมโครเมตร นอกจากนี้ ระบบที่ใช้อะตอมอาจไวต่อสัญญาณรบกวนและสัญญาณรบกวนบางประเภทน้อยกว่า