Представлено технологію “Атомарного телебачення”

Вчені NIST демонструють використання атомів рубідію в стані Рідберга як приймачів, які можуть приймати живе відео та навіть грати у відеоігри. Стабільний радіосигнал подається на скляну ємність, заповнену атомами в стані Рідберга. Потім модульований вихід подається на телевізор, де аналого-цифровий перетворювач перетворює сигнал у формат графічного масиву відео для відображення. Ця робота є частиною програми NIST on a Chip.

Дослідники з Національного інституту стандартів і технологій (NIST) адаптували свій атомний радіоприймач для виявлення та відображення кольорового телебачення та відеоігор.

Системи зв’язку на основі атомів представляють практичний інтерес, оскільки вони можуть бути фізично меншими та більш терпимими до шумного середовища, ніж звичайна електроніка. Додавання можливості відео може покращити радіосистеми, наприклад, у віддалених місцях або в надзвичайних ситуаціях.

Приймач NIST використовує атоми, підготовлені у високоенергетичних «ридбергівських» станах, які надзвичайно чутливі до електромагнітних полів, включаючи радіосигнали. Ці датчики також дозволяють вимірювати потужність сигналу, пов’язану з міжнародною системою одиниць (СІ). Остання робота, описана в AVS Quantum Science, є першою, яка демонструє приймання відео. 

«Ми з’ясували, як транслювати та отримувати відео через атомні датчики Ридберга», — сказав керівник проєкта Кріс Холлоуей. «Зараз ми робимо потокове відео та квантові ігри, транслюємо відеоігри через атоми. Ми фактично закодували відеогру в сигнал і виявили його за допомогою атомів. Вихід подається безпосередньо в телевізор».

Дослідники використовують два різні кольорові лазери для отримання газоподібних атомів рубідію в станах Рідберга в скляному контейнері. Команда раніше використовувала установку з атомами цезію, щоб продемонструвати базовий радіоприймач і пристрій «навушники», щоб підвищити чутливість у сто разів. 

Для підготовки до приймання відео на скляний контейнер, наповнений атомами, подається стабільний радіосигнал. Команда може виявити енергетичні зсуви в атомах Рідберга, які модулюють цей опорний сигнал. Потім модульований вихід подається на телевізор. Аналого-цифровий перетворювач перетворює сигнал у формат графічного масиву відео для відображення. 

Для відображення живого відеосигналу або відеоігри цей вхідний сигнал надсилається з відеокамери для модуляції оригінального опорного сигналу, який потім подається на рупорну антену, спрямовуючи передачу на атоми. Дослідники використовують оригінальний опорний сигнал як еталон і порівнюють його з кінцевим відеовиходом, виявленим через атоми, щоб оцінити систему. 

Дослідники вивчали розміри лазерного променя, потужність і методи виявлення, необхідні атомам для отримання відео у форматі стандартної чіткості. Розмір променя впливає на середній час перебування атомів у зоні взаємодії лазера. Цей час обернено пропорційний смузі пропускання приймача; тобто менший час і менший промінь дають більше даних. Це тому, що атоми рухаються в зону взаємодії та виходять із неї, тому менші області призводять до вищої «частоти оновлення» сигналу та кращої роздільної здатності.

Дослідники виявили, що малий діаметр променя (менше ніж 100 мікрометрів) для обох лазерів призвів до набагато швидшої реакції та сприйняття кольору. Система досягла швидкості передачі даних порядку 100 мегабітів на секунду, що вважається чудовою швидкістю для відеоігор і домашнього Інтернету. Тривають дослідження щодо збільшення пропускної здатності системи та швидкості передачі даних. Джерело