This post is also available in:
English (אנגלית)
סביבות התקשורת הצבאיות והאזרחיות הופכות לצפופות יותר ויותר. רחפנים, מכשירי קשר, חיישנים, לוויינים, מערכות לוחמה אלקטרונית ורשתות אלחוטיות מתחרים כולם על מקום בספקטרום האלקטרומגנטי. בתוך המרחב העמוס הזה, זיהוי ואפיון של אותות בודדים הופכים למשימה מורכבת יותר, במיוחד כאשר יש צורך לא רק לדעת שאות מסוים קיים, אלא גם לקבוע מהיכן הוא מגיע.
כעת הדגימו חוקרים חיישן קוונטי המסוגל למדוד את הכיוון התלת־ממדי המלא של אותות בתדרי רדיו. הטכנולוגיה מבוססת על אטומים מעוררים במיוחד, המכונים אטומי רידברג (Rydberg), ומאפשרת לזהות שדות אלקטרומגנטיים ברמת פירוט שקשה להשיג באמצעות חיישנים קונבנציונליים.
על פי דיווח של Interesting Engineering, חיישני תדר רדיו קונבנציונליים מודדים בדרך כלל את עוצמת האות לאורך ציר אחד בכל פעם. כדי לקבוע את כיוון המקור נדרשים לרוב מספר אנטנות או מערכי חישה מורכבים. החיישן הקוונטי החדש פועל בצורה שונה. באמצעות ניתוח התגובה של אטומי רידברג לשדות אלקטרומגנטיים נכנסים, המערכת מסוגלת לקבוע בו־זמנית את עוצמת השדה, את כיוון הקיטוב שלו ואת כיוון התקדמות האות במרחב.
בלב המערכת נמצא תא זכוכית קטן המכיל אדי רובידיום. לייזרים מיוחדים מעבירים את האטומים למצב רידברג, שהוא מצב מעורר במיוחד ההופך אותם לרגישים מאוד לשדות חשמליים. כאשר אות רדיו חולף דרך החיישן, הוא משנה את התנהגות האטומים בצורה הניתנת למדידה. מתוך השינויים הללו ניתן לחלץ מידע מפורט על מאפייני האות, כולל כיוונו התלת־ממדי.
למרות שממדיו של החיישן מסתכמים בכמה סנטימטרים בלבד, הוא מסוגל לקבוע את כיוון האות בדיוק של כ־2 מעלות. יתרון נוסף הוא טווח התדרים הרחב במיוחד שבו הוא פועל. אנטנות מסורתיות מותאמות בדרך כלל לתחומי תדר מוגדרים ולעיתים נדרשות להיות בעלות ממדים הקרובים לאורך הגל הנמדד. הגישה המבוססת על אטומי רידברג אינה מוגבלת באותו אופן ויכולה לפעול בטווח רחב במיוחד מאותות זרם ישר ועד לתדרי טרה־הרץ.
מנקודת מבט ביטחונית, הטכנולוגיה עשויה לתמוך במודעות ספקטרלית, לוחמה אלקטרונית, מודיעין אותות ותקשורת מאובטחת. שדות קרב מודרניים כוללים לעיתים מאות משדרים הפועלים במקביל, ולכן היכולת לזהות ולאתר במהירות את מקורם של אותות הופכת לחשובה יותר ויותר.
ההדגמה הנוכחית מתבססת על מחקרים קודמים שהראו כי חיישנים מבוססי אטומי רידברג מסוגלים למדוד קיטוב של אותות רדיו ואף לפענח מידע המועבר באמצעותם. יחד, ההתפתחויות הללו מצביעות על כך שחישה קוונטית עשויה להפוך בעתיד לכלי מרכזי להבנת וניהול סביבות אלקטרומגנטיות מורכבות.
המחקר פורסם כאן.
