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我科學(xué)家實(shí)現(xiàn)里德堡原子多頻率微波精密探測(cè)

發(fā)布時(shí)間:2022-04-20 10:23:00來(lái)源: 光明網(wǎng)-《光明日?qǐng)?bào)》

  【科技前沿】

  光明日?qǐng)?bào)合肥4月19日電(記者丁一鳴 通訊員王敏)中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士團(tuán)隊(duì)史保森、丁冬生課題組利用人工智能的方法,實(shí)現(xiàn)了基于里德堡原子多頻率微波的精密探測(cè),相關(guān)成果日前發(fā)表于《自然-通訊》。審稿人認(rèn)為:“該工作展示的結(jié)果對(duì)原子分子光物理學(xué)領(lǐng)域的其他研究人員非常有用,因?yàn)樗@示了深度學(xué)習(xí)未來(lái)在原子系統(tǒng)量子增強(qiáng)傳感中的應(yīng)用?!?/p>

  具有較大電偶極矩的里德堡原子,可以對(duì)微弱電場(chǎng)產(chǎn)生較強(qiáng)響應(yīng),因此,作為微波測(cè)量體系具有廣泛應(yīng)用前景。但基于里德堡原子的微波測(cè)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(huì)引起復(fù)雜干涉模式,從而嚴(yán)重干擾信號(hào)接收與識(shí)別,就是諸多難題之一。

  近年來(lái),史保森、丁冬生團(tuán)隊(duì)利用里德堡原子體系,聚焦量子模擬和量子精密測(cè)量科學(xué)研究,取得了重要進(jìn)展。在此次研究中,團(tuán)隊(duì)基于室溫銣原子體系,利用里德堡原子作為微波天線及調(diào)制解調(diào)器,通過(guò)電磁誘導(dǎo)透明效應(yīng)成功檢測(cè)了相位調(diào)制的多頻微波場(chǎng),進(jìn)而將接收到的調(diào)制信號(hào)通過(guò)深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析,實(shí)現(xiàn)了多頻微波信號(hào)的高保真解調(diào),并進(jìn)一步檢驗(yàn)了實(shí)驗(yàn)方案針對(duì)微波噪聲的高魯棒性。

  研究結(jié)果表明,基于深度學(xué)習(xí)的里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(hào),不需要多個(gè)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(jī)結(jié)合,提出并實(shí)現(xiàn)在不求解主方程的情況下有效探測(cè)多頻率微波電場(chǎng)的方案,且在硬件上沒(méi)有太高要求即可實(shí)現(xiàn)較高精度,為精密測(cè)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(cè)等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景。

(責(zé)編: 李雨潼)

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