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!
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。
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。
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。
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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