論文の概要: Rydberg Atomic Quantum Receivers for Classical Wireless Communication and Sensing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.14501v1
- Date: Sun, 22 Sep 2024 15:55:02 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-11-06 22:30:40.557171
- Title: Rydberg Atomic Quantum Receivers for Classical Wireless Communication and Sensing
- Title（参考訳）: 古典的無線通信・センシングのためのRydberg原子量子受信器
- Authors: Tierui Gong, Aveek Chandra, Chau Yuen, Yong Liang Guan, Rainer Dumke, Chong Meng Samson See, Mérouane Debbah, Lajos Hanzo,
- Abstract要約: Rydberg 原子量子受信機 (RAQR) は無線周波数 (RF) 信号を受信するために設計されている。
RAQRは魅力的なスケーラビリティを示し、革新的でコンパクトな受信機の構築に貢献する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 71.94873601156017
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The Rydberg atomic quantum receiver (RAQR) is an emerging quantum precision sensing platform designed for receiving radio frequency (RF) signals. It relies on creation of Rydberg atoms from normal atoms by exciting one or more electrons to a very high energy level, which in turn makes the atom sensitive to RF signals. The RAQR realizes RF-to-optical conversion based on light-atom interaction relying on the so called electromagnetically induced transparency (EIT) and Aulter-Townes splitting (ATS), so that the desired RF signal can be read out optically. The large dipole moments of Rydberg atoms associated with rich choices of Rydberg states and various modulation schemes facilitate an ultra-high sensitivity ($\sim$ nV/cm/$\sqrt{\text{Hz}}$) and an ultra-broadband tunability (near direct-current to Terahertz). RAQRs also exhibit compelling scalability and lend themselves to the construction of innovative, compact receivers. Initial experimental studies have demonstrated their capabilities in classical wireless communications and sensing. To fully harness their potential in a wide variety of applications, we commence by outlining the underlying fundamentals of Rydberg atoms, followed by the principles, structures, and theories of RAQRs. Finally, we conceive Rydberg atomic quantum single-input single-output (RAQ-SISO) and multiple-input multiple-output (RAQ-MIMO) schemes for facilitating the integration of RAQRs with classical wireless systems, and conclude with a set of potent research directions.
- Abstract（参考訳）: レイドバーグ原子量子受信機(Rydberg atomic quantum receiver、RAQR)は、高周波(RF)信号を受信するように設計された量子精密センシングプラットフォームである。
これは1つ以上の電子を励起して通常の原子から非常に高いエネルギーレベルへと誘導し、その結果原子はRF信号に敏感になる。
RAQRは、いわゆる電磁誘導透過 (EIT) と Aulter-Townes splitting (ATS) に依存する光原子相互作用に基づく光対光変換を実現し、所望のRF信号を光学的に読み出す。
Rydberg 状態の豊富な選択と様々な変調スキームに付随する大きな双極子モーメントは、超高感度(\sim$ nV/cm/$\sqrt{\text{Hz}}$)と超広帯域チューナビリティ(テラヘルツに直列に近い)を促進する。
RAQRはまた魅力的なスケーラビリティを示し、革新的でコンパクトな受信機の構築に貢献する。
初期の実験的研究は、古典的な無線通信とセンシングにおけるその能力を実証した。
様々な応用においてそれらのポテンシャルを完全に活用するために、Rydberg 原子の基本原理を概説し、続いて RAQR の原理、構造、理論を概説する。
最後に、従来の無線システムとRAQRの統合を容易にするために、Rydberg原子核量子単一出力単一出力(RAQ-SISO)とマルチインプット多重出力(RAQ-MIMO)のスキームを考案し、強力な研究の方向性をまとめる。
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