新型電視竟用不帶電的原子傳資料,速率100Mbs可直播打遊戲

Pine 發自 凹非寺

量子位 | 公眾號 QbitAI

不帶電的

原子

也可以用來傳輸影片了!

不受電場、磁場的影響,能傳輸訊號?

沒錯,不僅如此,這個“原子電視”還能實現

實況傳輸

,甚至可以用來

打遊戲

話不多說,看效果!

新型電視竟用不帶電的原子傳資料,速率100Mbs可直播打遊戲

這是美國國家標準研究所

(NIST)

開發出的“原子電視”,能夠使用鐳射和原子雲接收符合480i解析度標準的影片傳輸。

研究成果已在《AVS量子科學雜誌》上發表。

新型電視竟用不帶電的原子傳資料,速率100Mbs可直播打遊戲

不同於傳統的電子學,研究人員另闢蹊徑,從原子入手來探究影片傳輸的新方法。

其開發出的基於原子的通訊系統

噪聲容忍度更強

,並且能夠

增強影片傳輸能力

,更適合偏遠地區或緊急情況下的無線電系統。

傳輸速率也達到了100兆每秒,這到底是怎樣實現的?

原子得是高激發態

要了解“原子電視”的具體原理,得先搞明白其中的核心技術是什麼?

這個專案的研究人員Chris Holloway道出了其中的“玄機”——

Rydberg原子

(高激發態原子)

透過Rydberg原子檢測輸入的訊號,然後直接輸給電視。

具體來說,在“原子電視”中,有一個裝有氣態銣原子的超大尺寸玻璃容器。

其中氣態銣原子由兩種不同顏色的鐳射激發為

Rydberg態

被Rydberg化之後的銣原子能量變大,其中的電子進入高激發態,開始以比平常大得多的距離繞原子核旋轉,換句話說,被激發後的銣原子

膨脹變大

了。

銣原子膨脹變大意味著其對包括無線電訊號在內的電磁場

更敏感

,這樣一來,“原子電視”的靈敏度也就提高了。

現在對於“原子電視”的核心技術已經略有了解,那在整個訊號轉換的過程中,這項技術是怎樣發揮其作用的呢?

在講“原子電視”之前,先簡單瞭解下普通無線電接收器的原理。

普通無線電接收器在接收到電磁波訊號後,透過透過變頻、中頻放大等電路對輸入訊號進行處理,以保持輸出訊號的穩定,然後將訊號傳給模擬數字轉換器轉換為影片。

而為“原子電視”設計的無線電接收器中,將傳統的處理輸入訊號的各種電路替換為一個裝有Rydberg化銣原子的玻璃容器。

經過調製後的載波訊號會經過這個玻璃容器進行傳輸。

在玻璃容器中,調製的訊號透過喇叭天線傳輸給原子,也就是說輸入的訊號會與Rydberg化銣原子相互作用,產生能量轉移。

接下來透過探測其中能量的變化,將這個變化轉換為輸出訊號,這些訊號透過一個模擬數字轉換器轉換為影片圖形陣列

(VGA)

格式,輸入到電視機中。

新型電視竟用不帶電的原子傳資料,速率100Mbs可直播打遊戲

講了這麼多,也都是在紙上談兵,具體效果到底如何呢?

傳輸速率極佳

研究團隊利用原始載波訊號作為參考,並與透過原子輸出的最終影片進行比較,對系統進行一系列評估。

研究發現,鐳射光束的大小會影響原子在鐳射相互作用區的平均停留時間,而這個停留時間與接收器的頻寬成反比。

也就是說

光束越小

,停留的時間越短,其產生的資料就越多,最終輸出圖形的

清晰度和色彩度也就越好

從下圖就能直觀地看出,光束直徑為85微米

(100微米以內)

時,允許色彩接收,並且解析度也更高。

新型電視竟用不帶電的原子傳資料,速率100Mbs可直播打遊戲

除此之外,小光束直徑還能夠提供

很快

的響應速度和色彩接收:資料傳輸速率達到了

每秒100兆

,對於打遊戲、看影片或者普通家庭用網來說,綽綽有餘了。

然而在研究過程中,“原子電視”只是用來傳輸480i清晰度的影片,遠遠不能滿足我們已經習慣看“藍光”的眼睛。

因此要真正走進生活,還有待進行更進一步的研究。

你覺得這個“原子電視”應用前景怎麼樣?

歡迎評論區留言~

參考連結:

[1]https://interestingengineering。com/innovation/atomic-television-that-transmits-live-video

[2]https://avs。scitation。org/doi/10。1116/5。0098057

— 完 —

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