פיזיקה קוואנטית תאפשר תקשורת תת-ימית טובה יותר

פיזיקה קוואנטית תאפשר תקשורת תת-ימית טובה יותר

underwater communications

This post is also available in: enEnglish (אנגלית)

אותות GPS אינם מסוגלים לחדור למעמקי הים, האדמה או לעבור קירות בבניין, לכן לא ניתן להשתמש בהם בצוללות או בפעילויות תת-קרקעיות כגון סריקת מכרות או בסביבה עירונית של גורדי שחקים – בין ובתוך הבניינים. עבור חיילים, אותות רדיו עלולים להיחסם בסביבות צפופות במכשירים אלקטרומגנטיים במהלך משימה צבאית או בפעולת הצלה לאחר אסון.

טכנולוגיה חדשה עשויה לסייע בפתרון הבעיה. חוקרים במכון הלאומי האמריקאי לסטנדרטים וטכנולוגיה NIST הדגימו כיצד פיזיקה קוונטית יכולה לאפשר תקשורת ומיפוי במקומות בהם לא ניצתן להסתמך על GPS, טלפונים סלולריים ומכשירי רדיו, כגון סביבות עירוניות, תת-ימיות ותת-קרקעיות.

הצוות עורך ניסויים ברדיו מגנטי בתדר נמוך – אותות מגנטים מווסתים דיגיטלית, בעלי תדר נמוך ביותר (VLF) – המסוגלים לעבור טוב יותר דרך בניינים, מים וקרקע בהשוואה לאותות תקשורת אלקטרומגנטיים בתדרים גבוהים יותר.

השדות האלקטרומגנטיים VLF כבר ממלאים תפקיד בתקשורת צוללות, אבל חסרה יכולת מספיקה של העברת נתונים לאודיו או וידאו, ומתאפשרת העברת טקסטים חד כיוונית בלבד.

"הבעיות עם תקשורת בתדר מאוד נמוך, כולל רדיו מגנטי, הן רגישות נמוכה של המקלט ורוחב פס מוגבל ביותר של המשדרים והמקלטים, כך שכמות הנתונים המועברת שואפת לאפס", אומר ראש הפרויקט ב-NIST, דייב האו.

"ניתן להשיג את רגישות השדה המגנטי הטובה ביותר באמצעות שימוש בחיישני קוואנטום. הרגישות הגבוהה שלהם מאפשרת טווח תקשורת ארוך יותר. התפיסה הקוואנטית מאפשרת לקבל תקשורת פס רחב כמו בטלפונים הסלולריים", לדבריו.

החוקרים הדגימו איתור של אותות מגנטים מווסתים דיגיטלית , כלומר הודעות המכילות ביטים דיגיטלים של 0 ו-1, באמצעות חיישן שדה מגנטי המתבסס על תכונות הקוואנטום של אטומי רובידיום. האו הסביר כי שיטה זו רגישה יותר מטכנולוגיית החישה המגנטית הקונבנציונלית כך שניתן להשתמש בה לתקשורת.

החוקרים הדגימו גם טכניקה לעיבוד אותות המיועדת לצמצם את הרעש המגנטי הסביבתי, כמו לדוגמא רעש של רשת החשמל, שעלול להגביל את טווח התקשורת. פירוש הדבר שהמקלטים מסוגלים לאתר אותות חלשים יותר או שניתן להגדיל את טווח האות, לדברי האו.