新型量子射頻系統或將取代及超越傳統天線
壹種全新的量子射頻（RF）系統，可能在受幹擾環境中超越傳統天線的效能。這項技術利用原子作為主要感測介質，以雷射監測無線電波如何擾動原子，以減少對傳統射頻前端元件的依賴，適應當今“更容易被幹擾、被偽造、被遮蔽或被淹沒”的對抗性環境。
大多數人將量子技術與未來電腦聯想在壹起，但總部位於科羅拉多州的Infleqtion公司卻押注於，第壹個能真正應用於現實世界的重大量子技術突破，或許將發生在射頻（RF）感測領域——也就是支撐GPS、雷達、無線通訊、航空導航與軍事偵察的核心技術。
該公司近期發布了壹種基於原子的新型無線電訊號偵測方法，並將其命名為“量子頻譜”（Quantum Spectrum）技術平台。這項技術有望在未來取代傳統天線系統的部分組件。
值得關注的是，這項新方法出現的時機，正值全球無線電環境變得日益混亂之際。
“各國政府都依賴射頻訊號來進行導航、通訊、威脅偵測、貨物運輸、空域管理，以及關鍵基礎設施的運作。而如今，這些訊號比以往更容易被幹擾、被偽造、被遮蔽或被淹沒。”Infleqtion團隊指出。
傳統射頻系統依賴天線與電子硬體，通常只針對有限的頻率范圍進行最佳化，迫使工程師必須為不同頻段建立獨立的系統。這帶來了設備尺寸、功耗與可靠性方面的挑戰，在對抗性環境中尤為突出。
Infleqtion聲稱，其新方法透過將原子本身作為感測器，有望繞過上述諸多傳統系統的限制。
激發態原子成為探測器
這套系統的核心是“裡德堡原子”（Rydberg atom）——壹種電子被雷射激發至極高能量狀態的原子。在這種狀態下，原子對包括無線電波在內的微波（Microwave）與無線電場變得極為敏感。
這套系統不依賴傳統金屬天線來捕捉訊號，而是以雷射監測入射無線電波對原子造成的擾動，再將這些擾動，轉換為可進壹步推算訊號的頻率、方向與強度等資訊。
這壹構想並非全新概念。多年來，物理學家壹直在實驗室中研究“裡德堡原子微波感測”（Rydberg Rydberg Microwave Sensing）技術，因為裡德堡原子天然能與極寬頻率范圍的電磁場相互作用。
然而，要將這壹量子現象轉化為能在受控實驗室條件以外使用的耐用硬體，至今仍困難重重。量子系統對熱能、雜訊與環境幹擾高度敏感，如何打造壹款能在真實環境中部署、尤其是在軍事環境中存活的便攜式接收器，始終是重大工程挑戰。
據Infleqtion的研究人員介紹，其“量子頻譜”平台以叁步驟量子感測流程取代傳統射頻前端硬體：
首先，雷射將原子激發至裡德堡態；
接著，入射無線電波直接與這些原子相互作用；
最後，光學系統讀取原子的微小變化，並將其轉換為可用的射頻資訊。
由於原子本身充當感測介質，理論上同壹台接收器便能覆蓋從兆赫茲（MHz）到太赫茲（THz）的龐大頻率范圍，無需配備多套天線系統。
這項寬頻能力是最重要的技術主張之壹，因為傳統接收器在嘗試同時監測頻譜多個部分時往往力不從心。基於原子的系統在原理上能以單壹（有效接收）孔徑（single aperture）偵測跨越極寬頻率范圍的訊號。“在天線難以勝任的情況下，原子感測器仍可能發揮作用。”研究人員補充道。
Infleqtion團隊認為，這將有助於更早發現威脅、在幹擾環境中提升性能，並改善對被遮蔽訊號或欺騙性訊號的識別能力。
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大多數人將量子技術與未來電腦聯想在壹起，但總部位於科羅拉多州的Infleqtion公司卻押注於，第壹個能真正應用於現實世界的重大量子技術突破，或許將發生在射頻（RF）感測領域——也就是支撐GPS、雷達、無線通訊、航空導航與軍事偵察的核心技術。
該公司近期發布了壹種基於原子的新型無線電訊號偵測方法，並將其命名為“量子頻譜”（Quantum Spectrum）技術平台。這項技術有望在未來取代傳統天線系統的部分組件。
值得關注的是，這項新方法出現的時機，正值全球無線電環境變得日益混亂之際。
“各國政府都依賴射頻訊號來進行導航、通訊、威脅偵測、貨物運輸、空域管理，以及關鍵基礎設施的運作。而如今，這些訊號比以往更容易被幹擾、被偽造、被遮蔽或被淹沒。”Infleqtion團隊指出。
傳統射頻系統依賴天線與電子硬體，通常只針對有限的頻率范圍進行最佳化，迫使工程師必須為不同頻段建立獨立的系統。這帶來了設備尺寸、功耗與可靠性方面的挑戰，在對抗性環境中尤為突出。
Infleqtion聲稱，其新方法透過將原子本身作為感測器，有望繞過上述諸多傳統系統的限制。
激發態原子成為探測器
這套系統的核心是“裡德堡原子”（Rydberg atom）——壹種電子被雷射激發至極高能量狀態的原子。在這種狀態下，原子對包括無線電波在內的微波（Microwave）與無線電場變得極為敏感。
這套系統不依賴傳統金屬天線來捕捉訊號，而是以雷射監測入射無線電波對原子造成的擾動，再將這些擾動，轉換為可進壹步推算訊號的頻率、方向與強度等資訊。
這壹構想並非全新概念。多年來，物理學家壹直在實驗室中研究“裡德堡原子微波感測”（Rydberg Rydberg Microwave Sensing）技術，因為裡德堡原子天然能與極寬頻率范圍的電磁場相互作用。
然而，要將這壹量子現象轉化為能在受控實驗室條件以外使用的耐用硬體，至今仍困難重重。量子系統對熱能、雜訊與環境幹擾高度敏感，如何打造壹款能在真實環境中部署、尤其是在軍事環境中存活的便攜式接收器，始終是重大工程挑戰。
據Infleqtion的研究人員介紹，其“量子頻譜”平台以叁步驟量子感測流程取代傳統射頻前端硬體：
首先，雷射將原子激發至裡德堡態；
接著，入射無線電波直接與這些原子相互作用；
最後，光學系統讀取原子的微小變化，並將其轉換為可用的射頻資訊。
由於原子本身充當感測介質，理論上同壹台接收器便能覆蓋從兆赫茲（MHz）到太赫茲（THz）的龐大頻率范圍，無需配備多套天線系統。
這項寬頻能力是最重要的技術主張之壹，因為傳統接收器在嘗試同時監測頻譜多個部分時往往力不從心。基於原子的系統在原理上能以單壹（有效接收）孔徑（single aperture）偵測跨越極寬頻率范圍的訊號。“在天線難以勝任的情況下，原子感測器仍可能發揮作用。”研究人員補充道。
Infleqtion團隊認為，這將有助於更早發現威脅、在幹擾環境中提升性能，並改善對被遮蔽訊號或欺騙性訊號的識別能力。
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