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我科學(xué)家實現(xiàn)裡德堡原子多頻率微波精密探測

2022年04月20日08:40 | 來源:光明日報
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原標(biāo)題:我科學(xué)家實現(xiàn)裡德堡原子多頻率微波精密探測

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士團隊史保森、丁冬生課題組利用人工智能的方法,實現(xiàn)了基於裡德堡原子多頻率微波的精密探測,相關(guān)成果日前發(fā)表於《自然-通訊》。審稿人認(rèn)為:“該工作展示的結(jié)果對原子分子光物理學(xué)領(lǐng)域的其他研究人員非常有用,因為它顯示了深度學(xué)習(xí)未來在原子系統(tǒng)量子增強傳感中的應(yīng)用?!?/p>

具有較大電偶極矩的裡德堡原子,可以對微弱電場產(chǎn)生較強響應(yīng),因此,作為微波測量體系具有廣泛應(yīng)用前景。但基於裡德堡原子的微波測量領(lǐng)域還存在很多亟待解決的難題,如多頻率微波在原子中會引起復(fù)雜干涉模式,從而嚴(yán)重干擾信號接收與識別,就是諸多難題之一。

近年來,史保森、丁冬生團隊利用裡德堡原子體系,聚焦量子模擬和量子精密測量科學(xué)研究,取得了重要進展。在此次研究中,團隊基於室溫銣原子體系,利用裡德堡原子作為微波天線及調(diào)制解調(diào)器,通過電磁誘導(dǎo)透明效應(yīng)成功檢測了相位調(diào)制的多頻微波場,進而將接收到的調(diào)制信號通過深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行分析,實現(xiàn)了多頻微波信號的高保真解調(diào),並進一步檢驗了實驗方案針對微波噪聲的高魯棒性。

研究結(jié)果表明,基於深度學(xué)習(xí)的裡德堡微波接收器可允許一次直接解碼20路頻分復(fù)用信號,不需要多個帶通濾波器和其他復(fù)雜電路。

該工作將原子傳感與深度學(xué)習(xí)有機結(jié)合,提出並實現(xiàn)在不求解主方程的情況下有效探測多頻率微波電場的方案,且在硬件上沒有太高要求即可實現(xiàn)較高精度,為精密測量領(lǐng)域與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)交叉結(jié)合提供了重要參考,在通信、雷達(dá)探測等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景。(記者丁一鳴 通訊員王敏)

(責(zé)編:郝孟佳、熊旭)

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