Лазерный мир

Ключевым элементом этой разработки является стеклянный контейнер с газообразными сверхразмерными атомами рубидия, которые возбуждаются лазерными лучами двух цветов в так называемое состояние Ридберга – когда атомы имеют высокий уровень энергии, что заставляет электроны вращаться подальше от ядра.

Это, в свою очередь, делает атомы большего размера и вытянутыми по форме, а также делает их чувствительными к электромагнитным полям, поэтому их можно использовать как приемники телевизионного сигнала. Ранее исследователи совершали подобный трюк с радиосигналами.

«Мы выяснили, как можно транслировать и получать видео через атомные датчики Ридберга, – говорит инженер-электрик Крис Холловэй из Национального института стандартов и технологий (NIST) в США. – По сути, мы закодировали видео-игру в виде сигнала и выделили ее с помощью атомов. Выходной сигнал направлен непосредственно на телевизор».

Атомное облако сначала готовится с помощью радиосигнала. Его влияние на энергетические сдвиги в атомах Ридберга измеряется и используется в качестве точки отсчета. Затем прилагается видеоканал для модуляции выходного сигнала и передается через рупорную антенну.

Роль лазера в этой разработке

Анализируя один из лазерных лучей в тот момент, когда он проходит через атомы, ученые выделяют видеосигнал и преобразуют его в формат, подходящий для отображения на экране. Настройка была предварительно испытана с использованием каналов видеокамеры и игровой консоли.
Для достижения успеха в работе системы команда должна была правильно подобрать размер лазерных лучей. С изменением размера луча изменяется и время, которое лазерный свет тратит на взаимодействие с атомами, что затем влияет на пропускную способность видеопотока.

По результатам испытаний команда ученых обнаружила, что малый диаметр луча (менее 100 микрометров для двух лазеров) является лучшим выбором с точки зрения скорости отклика и способности передавать изображение в цвете. Они смогли добиться впечатляющей скорости передачи данных – до 100 мегабит в секунду.

Исследователи утверждают, что в будущем эти показатели могут быть улучшены еще больше. Изображение с разрешением 480i выглядит довольно нечетким по современным стандартам, но теперь, когда технология разработана и проверена на практике, ее можно улучшать.
Пока атомный приемник имеет размеры примерно с обеденный стол, но в будущем его можно будет уменьшить. Эти устройства могут быть меньше и более универсальны, чем существующие приемники, и менее чувствительны к воздействию зашумленной среды.

Более того, аналогичные принципы можно было бы со временем использовать со стеклом, коммерчески доступными атомами и стандартными волоконно-оптическими кабелями. После перекалибровки лазеров приемники можно будет быстро адаптировать к приему аудио- и видеосигналов.

Источник: https://mediasat.info/ru/2022/09/26/issledovateli-sozdali-atomnoe-televidenie/