不帶電的原子也可以用來傳輸視頻了！

不受電場(chǎng)、磁場(chǎng)的影響，能傳輸信號(hào)？

沒錯(cuò)，不僅如此，這個(gè) " 原子電視 " 還能實(shí)現(xiàn)實(shí)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)的視頻傳輸。

研究成果已在《AVS 量子科學(xué)雜志》上發(fā)表。

不同于傳統(tǒng)的電子學(xué)，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(qiáng)，并且能夠增強(qiáng)視頻傳輸能力，更適合偏遠(yuǎn)地區(qū)或緊急情況下的無線電系統(tǒng)。

傳輸速率也達(dá)到了 100 兆每秒，這到底是怎樣實(shí)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(gè)項(xiàng)目的研究人員 Chris Holloway 道出了其中的 " 玄機(jī) " ——Rydberg 原子（高激發(fā)態(tài)原子）：

通過 Rydberg 原子檢測(cè)輸入的信號(hào)，然后直接輸給電視。

具體來說，在 " 原子電視 " 中，有一個(gè)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(jìn)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(duì)包括無線電信號(hào)在內(nèi)的電磁場(chǎng)更敏感，這樣一來，" 原子電視 " 的靈敏度也就提高了。

現(xiàn)在對(duì)于 " 原子電視 " 的核心技術(shù)已經(jīng)略有了解，那在整個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換的過程中，這項(xiàng)技術(shù)是怎樣發(fā)揮其作用的呢？

在講 " 原子電視 " 之前，先簡(jiǎn)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(hào)后，通過通過變頻、中頻放大等電路對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理，以保持輸出信號(hào)的穩(wěn)定，然后將信號(hào)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(jì)的無線電接收器中，將傳統(tǒng)的處理輸入信號(hào)的各種電路替換為一個(gè)裝有 Rydberg 化銣原子的玻璃容器。

經(jīng)過調(diào)制后的載波信號(hào)會(huì)經(jīng)過這個(gè)玻璃容器進(jìn)行傳輸。

在玻璃容器中，調(diào)制的信號(hào)通過喇叭天線傳輸給原子，也就是說輸入的信號(hào)會(huì)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(cè)其中能量的變化，將這個(gè)變化轉(zhuǎn)換為輸出信號(hào)，這些信號(hào)通過一個(gè)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(jī)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(tuán)隊(duì)利用原始載波信號(hào)作為參考，并與通過原子輸出的最終視頻進(jìn)行比較，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行一系列評(píng)估。

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

也就是說光束越小，停留的時(shí)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(shí)，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(dá)到了每秒 100 兆，對(duì)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(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足我們已經(jīng)習(xí)慣看 " 藍(lán)光 " 的眼睛。

因此要真正走進(jìn)生活，還有待進(jìn)行更進(jìn)一步的研究。

你覺得這個(gè) " 原子電視 " 應(yīng)用前景怎么樣？

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