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不帶電的原子也可以用來傳輸視頻了！

(資料圖片僅供參考)

不受電場、磁場的影響，能傳輸信號？

沒錯，不僅如此，這個“原子電視”還能實現(xiàn)實況傳輸，甚至可以用來打游戲。

話不多說，看效果！

這是美國國家標準研究所（NIST）開發(fā)出的“原子電視”，能夠使用激光和原子云接收符合 480i 分辨率標準的視頻傳輸。

研究成果已在《AVS 量子科學雜志》上發(fā)表。

不同于傳統(tǒng)的電子學，研究人員另辟蹊徑，從原子入手來探究視頻傳輸?shù)男路椒ā?/p>

其開發(fā)出的基于原子的通信系統(tǒng)噪聲容忍度更強，并且能夠增強視頻傳輸能力，更適合偏遠地區(qū)或緊急情況下的無線電系統(tǒng)。

傳輸速率也達到了 100 兆每秒，這到底是怎樣實現(xiàn)的？

原子得是高激發(fā)態(tài)

要了解“原子電視”的具體原理，得先搞明白其中的核心技術(shù)是什么？

這個項目的研究人員 Chris Holloway 道出了其中的“玄機”——Rydberg 原子 （高激發(fā)態(tài)原子）：

通過 Rydberg 原子檢測輸入的信號，然后直接輸給電視。

具體來說，在“原子電視”中，有一個裝有氣態(tài)銣原子的超大尺寸玻璃容器。

其中氣態(tài)銣原子由兩種不同顏色的激光激發(fā)為 Rydberg 態(tài)。

被 Rydberg 化之后的銣原子能量變大，其中的電子進入高激發(fā)態(tài)，開始以比平常大得多的距離繞原子核旋轉(zhuǎn)，換句話說，被激發(fā)后的銣原子膨脹變大了。

銣原子膨脹變大意味著其對包括無線電信號在內(nèi)的電磁場更敏感，這樣一來，“原子電視”的靈敏度也就提高了。

現(xiàn)在對于“原子電視”的核心技術(shù)已經(jīng)略有了解，那在整個信號轉(zhuǎn)換的過程中，這項技術(shù)是怎樣發(fā)揮其作用的呢？

在講“原子電視”之前，先簡單了解下普通無線電接收器的原理。

普通無線電接收器在接收到電磁波信號后，通過通過變頻、中頻放大等電路對輸入信號進行處理，以保持輸出信號的穩(wěn)定，然后將信號傳給模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為視頻。

而為“原子電視”設(shè)計的無線電接收器中，將傳統(tǒng)的處理輸入信號的各種電路替換為一個裝有 Rydberg 化銣原子的玻璃容器。

經(jīng)過調(diào)制后的載波信號會經(jīng)過這個玻璃容器進行傳輸。

在玻璃容器中，調(diào)制的信號通過喇叭天線傳輸給原子，也就是說輸入的信號會與 Rydberg 化銣原子相互作用，產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)移。

接下來通過探測其中能量的變化，將這個變化轉(zhuǎn)換為輸出信號，這些信號通過一個模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為視頻圖形陣列（VGA）格式，輸入到電視機中。

講了這么多，也都是在紙上談兵，具體效果到底如何呢？

傳輸速率極佳

研究團隊利用原始載波信號作為參考，并與通過原子輸出的最終視頻進行比較，對系統(tǒng)進行一系列評估。

研究發(fā)現(xiàn)，激光光束的大小會影響原子在激光相互作用區(qū)的平均停留時間，而這個停留時間與接收器的帶寬成反比。

也就是說光束越小，停留的時間越短，其產(chǎn)生的數(shù)據(jù)就越多，最終輸出圖形的清晰度和色彩度也就越好。

從下圖就能直觀地看出，光束直徑為 85 微米（100 微米以內(nèi)）時，允許色彩接收，并且分辨率也更高。

除此之外，小光束直徑還能夠提供很快的響應(yīng)速度和色彩接收：數(shù)據(jù)傳輸速率達到了每秒 100 兆，對于打游戲、看視頻或者普通家庭用網(wǎng)來說，綽綽有余了。

然而在研究過程中，“原子電視”只是用來傳輸 480i 清晰度的視頻，遠遠不能滿足我們已經(jīng)習慣看“藍光”的眼睛。

因此要真正走進生活，還有待進行更進一步的研究。

關(guān)鍵詞： 玻璃容器 視頻傳輸 高激發(fā)態(tài) 傳輸速率