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            我國科學家實現里德堡原子多頻微波精密探測

            2022-04-20 16:58:00 來源:光明日報

            中國科學技術大學郭光燦院士團隊石、丁東升利用人工智能實現了基于里德伯原子的多頻微波精確探測。相關結果發表于《自然-通訊》。評論者認為:“這項工作展示的結果對原子和分子光物理領域的其他研究人員非常有用,因為它展示了深度學習在原子系統量子增強傳感中的未來應用?!?

            具有大電偶極矩的里德堡原子可以對微弱電場產生強響應,因此作為微波測量系統具有廣闊的應用前景。然而,在基于里德伯原子的微波測量領域仍有許多問題需要解決。比如多頻微波會在原子中造成復雜的干涉圖樣,嚴重干擾信號接收和識別,這是諸多問題之一。

            近年來,石和丁東升團隊利用里德伯原子系統,重點開展了量子模擬和量子精密測量的科學研究,取得了重要進展。在這項研究中,基于室溫下的銣原子系統,團隊使用里德伯原子作為微波天線和調制解調器,通過電磁感應透明效應成功探測到相位調制的多頻微波場,然后通過深度學習神經網絡對接收到的調制信號進行分析,實現了多頻微波信號的高保真解調,進一步測試了實驗方案對微波噪聲的高魯棒性。

            研究結果表明,基于深度學習的Ridderborg微波接收機可以一次直接解碼20路頻分復用信號,無需多個帶通濾波器等復雜電路。

            本工作將原子傳感和深度學習有機結合,提出并實現了一種無需求解主方程即可有效探測多頻微波電場的方案。而且不需要很高的硬件要求就可以達到很高的精度,為精密測量領域和神經網絡的交叉結合提供了重要的參考,在通信、雷達探測等領域具有重要的應用前景。

            欄目導讀

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