論文の概要: Compressive Spectrum Sensing via Spectral Multiplexing in Rydberg Atomic Receiver
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.02001v1
- Date: Thu, 02 Jul 2026 10:38:49 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-03 19:45:08.790951
- Title: Compressive Spectrum Sensing via Spectral Multiplexing in Rydberg Atomic Receiver
- Title（参考訳）: Rydberg原子受信機におけるスペクトル多重化による圧縮スペクトルセンシング
- Abstract要約: Rydberg-atomic受信機は例外的な感度を示すが、基本的には狭い瞬時帯域幅によって制限される。
導波路結合型Rydberg原子受信機に実装されたスペクトル多重化フレームワークを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 50.057865570993506
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Rydberg-atomic receivers exhibit exceptional sensitivity yet are fundamentally constrained by the narrow instantaneous bandwidth, limiting their practical deployment in broadband scenarios. Prior approaches typically expand the bandwidth by physically broadening the atomic response, which usually requires auxiliary electromagnetic fields or stringent parameter tuning, thereby increasing overall system complexity. Here, we propose a compressive spectral multiplexing framework implemented in a waveguide-coupled Rydberg atomic receiver using a frequency-modulated local oscillator (FMLO). The FMLO creates multiple parallel sensing channels that collectively constitute a physical compressive sensing matrix, generating multiple narrowband intermediate-frequency replicas of the input signal. Thus, a broadband microwave spectrum is projected onto a set of narrowband atomic responses. It is demonstrated that spectral information spanning a bandwidth of over 640 MHz can be effectively compressed into the intrinsic atomic bandwidth of 126 kHz, achieving a spectrum compression ratio exceeding 1000. Furthermore, these output replicas offer intrinsic measurement redundancy and facilitate signal-to-noise ratio enhancement. An approximate 10 dB gain is achieved in the required bit-energy-to-noise-power-density ratio for multi-channel communication via maximal-ratio combining. This approach requires no auxiliary fields or broadband electronics, providing a simple and scalable pathway for chip-scale quantum receivers, latency-critical sensing, and next-generation wireless communications.
- Abstract（参考訳）: Rydberg-atomic受信機は例外的な感度を示すが、基本的には狭い瞬時帯域幅で制限されており、ブロードバンドのシナリオでの実際の展開を制限する。
従来のアプローチは一般に、補助電磁場や強いパラメータチューニングを必要とする原子応答を物理的に拡張することで帯域幅を広げ、システム全体の複雑さを増大させる。
本稿では、周波数変調ローカル発振器(FMLO)を用いた導波管結合Rydberg原子受信機に実装された圧縮スペクトル多重化フレームワークを提案する。
FMLOは、物理的圧縮センシング行列を構成する複数の並列センシングチャネルを生成し、入力信号の複数の狭帯域中間周波数レプリカを生成する。
このように、ブロードバンドマイクロ波スペクトルは、狭帯域原子応答のセットに投影される。
640MHz以上の帯域にまたがるスペクトル情報を126kHzの固有原子帯域に効果的に圧縮でき、スペクトル圧縮比が1000を超えることが実証された。
さらに、これらの出力レプリカは、本質的な測定冗長性を提供し、信号対雑音比の増大を促進する。
最大比結合によるマルチチャネル通信に必要なビット-エネルギー-ノイズ-パワー-密度比において、近似10dBゲインが達成される。
このアプローチは補助フィールドやブロードバンドエレクトロニクスを必要とせず、チップスケールの量子受信機、遅延クリティカルセンシング、次世代無線通信のためのシンプルでスケーラブルな経路を提供する。
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