VIDEO: Atomski TV s atomima rubidija

Znanstvenici NIST-a demonstrirali su korištenje atoma rubidija u Rydbergovom stanju u obliku prijemnika koji mogu prikazivati live video, pa čak i reproducirati video igre.

Stabilni radio signal primjenjuje se na staklenu posudu ispunjenu atomima u Rydbergovom stanju, a modulirani output zatim se dovodi do televizije gdje analogno-digitalni konverter pretvara signal u format videografičkog zaslona.

Istraživači s Nacionalnog instituta za standarde i tehnologiju (NIST) prilagodili su svoj radio prijemnik temeljen na atomima za detektiranje i i prikaz slike televizije u boji uživo i videoigara.

Atomski komunikacijski sustavi od praktičnog su interesa jer bi mogli biti fizički manji i tolerantniji na bučna okruženja od konvencionalne elektronike. Dodavanje video mogućnosti može poboljšati radio sustave na udaljenim lokacijama ili u hitnim situacijama.

NIST-ov prijemnik koristi atome pripremljene u visokoenergetskim "Rydbergovim" stanjima, koja su neobično osjetljiva na elektromagnetska polja, uključujući radio signale. Najnoviji rad, opisan u AVS Quantum Science, prvi je koji demonstrira video prijem.

"Otkrili smo kako streamati i primati video zapise kroz Rydbergove atomske senzore", rekao je voditelj projekta Chris Holloway. "Sada radimo video streaming i kvantno igranje, streamamo video igre kroz atome. U osnovi smo kodirali video igru na signal i detektirali ga pomoću atoma. Izlaz se dovodi izravno u TV."

Istraživači koriste dva različita lasera u boji za pripremu plinovitih atoma rubidija u Rydbergovim stanjima u staklenoj posudi. Tim je prethodno koristio postavku s atomima cezija za demonstraciju osnovnog radijskog prijamnika i uređaja za "slušalice" za stostruko povećanje osjetljivosti.

Kako bi se pripremio za prijem videa, na staklenu posudu ispunjenu atomima primjenjuje se stabilan radio signal. Tim može detektirati energetske pomake u Rydbergovim atomima koji moduliraju ovaj prijenosni signal. Modulirani izlaz zatim se dovodi na televizor. Analogno-digitalni pretvarač pretvara signal u format video grafike za prikaz, kao što demonstriraju u ovom videu.

Za prikaz video signala uživo ili video igre, ovaj ulaz se šalje iz video kamere kako bi se modulirao originalni nosivi signal, koji se zatim dovodi do antene koja usmjerava prijenos na atome. Istraživači koriste originalni nosivi signal kao referencu i uspoređuju ga s konačnim video izlazom otkrivenim kroz atome kako bi procijenili sustav.

Istraživači su proučavali veličinu laserske zrake, snagu i metode detekcije potrebne da atomi prime video u formatu standardne razlučivosti. Veličina snopa utječe na prosječno vrijeme u kojem atomi ostaju u zoni interakcije lasera. Ovo vrijeme je obrnuto proporcionalno propusnosti prijemnika; to jest, kraće vrijeme i manji snop proizvode više podataka. To je zato što atomi ulaze i izlaze iz zone interakcije, pa manja područja rezultiraju višom "brzinom osvježavanja" signala i boljom rezolucijom.

Istraživači su otkrili da su mali promjeri zraka (manji od 100 mikrometara) za oba lasera doveli do mnogo bržih odgovora i prijema boja. Sustav je postigao brzinu prijenosa podataka reda veličine 100 megabita u sekundi, što se smatra izvrsnom brzinom za video igre i kućni internet. U tijeku su istraživanja kako bi se povećala propusnost sustava i brzine prijenosa podataka.