商量小组用量子系统来收纳立体时域信号

这量子音乐听起来像是一张老式的黑胶唱片,但流入克里斯·霍洛威实验室音乐中独特的爆裂声源自原子。位于科罗拉多州博尔德的美国国家标准与技术研究所的研究小组花了6年时间,找到了一种利用原子直接测量电场的方法,所以谁能责怪他们当时对自己的新技术感到一点乐趣呢?研究人员设想是在实验室里,切割一张CD,然后用里德堡原子录制第一张CD。虽然研究人员不认为原子录音的低音质会取代数字音乐录音。

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但研究小组的科学家们正在考虑如何将这种“有趣”的原子感应应用于未来的通讯设备。基于原子的天线可能会给我们提供一种更好的方式,在有噪音的情况下接收音频数据,甚至可能是在深空通信中传输非常微弱的信号。研究中的原子是被激光激发成高能状态的原子,对无线电波做出可测量的反应。在弄清楚如何用里德堡原子原子测量电场强度后,用同样的原子来录制和回放音乐相对简单。

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足球买球网站,从研究人员霍洛威自己的吉他即兴小调开始。将音乐编码成无线电波,就像手机通话编码成无线电波进行传输一样。原子对这些无线电波作出反应,反过来,通过里德堡原子照射的激光束也会受到影响。这些变化被光电探测器捕捉到,光电探测器将电信号输入扬声器或电脑——量子原子收音机诞生了。研究小组用量子系统来接收立体信号:一个原子以两组不同的激光频率记录仪器,另一个记录声音。

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选择了皇后乐队的单曲《在压力下》来测试系统是否能够处理弗雷迪·墨丘利宽广的音域。切割立体声的原因之一是显示这个接收器可以同时拾取两个通道,这对于传统的接收器来说很困难,虽然它是原子通信的早期阶段,但仍有潜力用它来提高通信的安全性。目前,Holloway团队正在关注原子无线电,试图确定Rydberg原子能探测到的信号有多弱,以及数据传输速度能达到多少。没有忘记想要制造的原子记录,希望用这些记录来激励下一代量子科学家。

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研究还展示了如何利用里德堡原子和电磁诱导透明现象来帮助乐器在演奏时的实时录制。此外,通过在同一蒸汽电池中使用两种不同的原子种类,还能同时录制两把吉他的能力,其中每个原子种类分别检测并允许录制每把吉他。该方法展示了如何用量子系统检测音频数据,说明由于过去十年的研究,现在可以控制原子群的程度,以至于我们可以在这个“娱乐”的例子中使用它们来录制乐器音乐。

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里德堡原子是由一个或多个电子激发到一个非常高的主量子数n的原子。这些原子有几个有用的性质,其比例为n。它们有非常大的偶极矩。它们的极化率为n7,寿命为n3。里德堡原子能级之间的间距为1/n3。里德堡原子之间有大范围的相互作用,其尺度为n4/R3(其中R是原子间距离),而范德瓦尔斯相互作用的尺度为n11/R6,这些不同的性质可以实现大量有趣的应用。

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