近日，美國國家標準技術研究院（NIST）的科學家證實，量子無線電可以在GPS、普通手機、無線電信息難以抵達，甚至完全不能工作的地方（例如峽谷、水下和地下）實現(xiàn)通信和測繪。當GPS信號難以穿透水、土壤、建筑物墻壁、摩天大樓時，難以用于潛艇、掃雷、軍事或救災時，以及無線電信號因瓦礫或電磁設備干擾的混亂環(huán)境下受阻時，該技術可為水手、士兵和測繪員提供技術支撐。據(jù)悉，該成果發(fā)表在《Review of Scientific Instruments》雜志上。

NIST科學家正在試驗一種低頻磁無線電——一種超低頻（VLF）數(shù)字調(diào)制磁信號。與傳統(tǒng)的電磁通信信號不同，該無線電可以在更高的頻率下穿透建筑材料、水和土壤。超低頻電磁場已經(jīng)在水下通信中得到運用，但音頻或視頻的數(shù)據(jù)傳輸能力有限，且只能傳輸單向文本，潛艇還必須拖曳繁瑣的無線電纜，放慢速度并上升到潛望鏡深度（18米或地面以下約60英尺）進行通信。低頻通信的最大問題是接收機靈敏度低，現(xiàn)有發(fā)射機的帶寬有限，導致數(shù)據(jù)傳輸速率低。使用量子傳感器將獲得最佳的磁場靈敏度和更長的通信范圍，也可以提供像手機一樣獲得高帶寬通信的可能性。NIST科學家依靠銣原子的量子特性制成磁場傳感器來檢測數(shù)字調(diào)制磁信號，并通過改變磁場來調(diào)制或控制頻率，特別是原子產(chǎn)生的水平和垂直的信號波形?？茖W家下一步計劃開發(fā)改進發(fā)射機。

NIST開發(fā)了一種直流磁強計，其中使用偏振光作為檢測器來監(jiān)測由磁場引起的銣原子“自傳”。除了具有高靈敏度以外，該磁強計還具有室溫運行、體積小、功耗低、成本低、干擾小等特點，不需要移動或校準。下一步，NIST擬建立和測試一個定制的量子磁力計，類似原子鐘，該磁力計將通過在原子內(nèi)部能級及其它特性之間的切換來監(jiān)測信號，通過提高傳感器靈敏度來擴大低頻磁場信號的范圍，更好地抑制噪聲，增加并有效利用傳感器的帶寬。