NIST物理學家戴維·豪（Dave Howe）將激光束對準圓柱形磁屏蔽內部的一個在玻璃小室內的銣原子。 原子是原子磁力計的核心，被證明是數字調製的磁性超低頻信號的接收器。 NIST科學家希望在接收器和發射器方面取得進一步進展，可以改善其在室內長距離通信，更好的應用在城市峽谷，水下和地下的通信和測繪。

照片來源：美國國家標準與技術研究院（NIST）

「量子無線電」可能在複雜環境中提供新的通訊方式

美國國家標準與技術研究院（NIST）的研究人員已經證明，量子物理學可能在GPS、手機和無線電不可靠或根本無法觸達的地方（如室內，城市峽谷）以及水下和地下的測繪進行通信。

1月2日NIST宣布該項技術的進展情況。該技術可能在海洋，軍事和測量領域開展應用。NIST團隊正在試驗極低頻（VLF）數字調製的磁信號，這種信號比較高頻率的傳統電磁信號在建築物，水和土壤中傳播得更遠。

NIST項目負責人Dave Howe，AD0MR表示：「包括磁性無線電在內的低頻通信的最大問題是接收機靈敏度差，現有發射機和接收機的帶寬極其有限。這意味著數據傳輸速率是極其小的 」

「使用量子感測器獲得最佳的磁場靈敏度。原則上增加的靈敏度導致更好的範圍。量子方法還提供了像手機一樣獲得高帶寬通信的可能性。該負責人表示，我們需要帶寬來與水下音頻和其他禁止使用的環境進行通信。

美國國家標準與技術研究院（NIST）的研究人員已經展示了依靠銣原子的量子特性的磁場感測器對數字調製的磁信號的檢測。 NIST技術通過改變磁場來調製或控制原子產生的頻率 - 特別是信號波形的水平和垂直位置。

NIST開發了一種直流磁強計，利用偏振光作為檢測器來測量由磁場引起的微小玻璃池中銣原子的「自旋」。原子的自旋速率的變化對應於直流磁場中的振蕩，在光檢測器處產生對通信更有用的交流電壓。

Howe表示：「原子反應速度非常快，靈敏度非常高。「傳統通信涉及帶寬和靈敏度之間的折衷。我們現在可以同時使用量子感測器。「Howe推測業餘無線電應用。

Howe告訴ARRL：「在室溫下，量子收音機非常有趣，它比任何其他接收機的靈敏度都要好得多。 「氣室中的原子取代了傳統意義上的」天線「和檢波。在2200米波段使用量子接收機進行調製將是一件好事。「未來，NIST團隊計劃開發改進的發射機。

在NIST的測試中，感測器檢測到強度為1皮考特斯 - 地球磁場強度的百萬分之一的數字調製磁場信號，頻率低於1千赫茲。

為了進一步提高性能，NIST團隊正在建立和測試一個定製的量子磁力計。 Howe表示，像原子鐘一樣，該器件將通過在原子的內部能級以及其他性質之間進行切換來檢測信號。研究人員希望通過提高感測器的靈敏度來擴大低頻磁場信號的範圍，更有效地抑制雜訊，增加並有效利用感測器的帶寬。

Howe表示，NIST的戰略是需要開拓一個結合了量子物理學和低頻磁無線電的全新領域。

source:ARRL

小貼士：

量子通信是不是整個宇宙都能通信?

量子通信有兩個局限性，註定只能作為短距密鑰通信使用：

第一，量子無法實現廣播通信。當代無線通信技術是建立在廣播信息傳輸之上的。當我們打電話時，所以信號塔都能收到，相反也能讓我們收到信號塔的信號。這種雙向廣播通信，保證了通信信息款度。量子通信恰恰因為過於抗干擾，無法實現廣播傳輸，無法使其完全替代無線電通信。

其二，量子信息交換方式。量子信息交換需要光學設備或其它設備定向傳輸。這裡的定向通信與激光通信差不多，可能在抗干擾上強於激光。遠程通信必須接受與發射設備對焦，出現移位便通信中斷。有次可想而知，量子通信的安全性，是有所犧牲的，這樣的犧牲恰恰使其失去了星際傳輸，對無線電通信完全替代的可能。

另外，量子傳輸波也是有能力消耗的，過遠的信息傳輸將會導致量子糾纏出現錯誤使傳遞的信息失真。所以，整個宇宙通信，當前的量子技術理論上可行，技術上做不到。

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