新型電視竟用不帶電的原子傳數據，速率100Mb/s可直播打遊戲_風聞

　　Pine 發自 凹非寺

　　量子位 | 公眾號 QbitAI

　　不帶電的原子也可以用來傳輸視頻了！

　　不受電場、磁場的影響，能傳輸信號？

　　沒錯，不僅如此，這個“原子電視”還能實現實況傳輸，甚至可以用來打遊戲。

　　話不多説，看效果！

　　‍‍‍‍這是美國國家標準研究所（NIST）開發出的“原子電視”，能夠使用激光和原子雲接收符合480i分辨率標準的視頻傳輸。

　　研究成果已在《AVS量子科學雜誌》上發表。

　　不同於傳統的電子學，研究人員另闢蹊徑，從原子入手來探究視頻傳輸的新方法。

　　其開發出的基於原子的通信系統噪聲容忍度更強，並且能夠增強視頻傳輸能力，更適合偏遠地區或緊急情況下的無線電系統。

　　傳輸速率也達到了100兆每秒，這到底是怎樣實現的？

　　原子得是高激發態

　　要了解“原子電視”的具體原理，得先搞明白其中的核心技術是什麼？

　　這個項目的研究人員Chris Holloway道出了其中的“玄機”——Rydberg原子 （高激發態原子）：

　　通過Rydberg原子檢測輸入的信號，然後直接輸給電視。

　　具體來説，在“原子電視”中，有一個裝有氣態銣原子的超大尺寸玻璃容器。

　　其中氣態銣原子由兩種不同顏色的激光激發為Rydberg態。

　　被Rydberg化之後的銣原子能量變大，其中的電子進入高激發態，開始以比平常大得多的距離繞原子核旋轉，換句話説，被激發後的銣原子膨脹變大了。

　　銣原子膨脹變大意味着其對包括無線電信號在內的電磁場更敏感，這樣一來，“原子電視”的靈敏度也就提高了。

　　現在對於“原子電視”的核心技術已經略有了解，那在整個信號轉換的過程中，這項技術是怎樣發揮其作用的呢？

　　在講“原子電視”之前，先簡單瞭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後，通過通過變頻、中頻放大等電路對輸入信號進行處理，以保持輸出信號的穩定，然後將信號傳給模擬數字轉換器轉換為視頻。

　　而為“原子電視”設計的無線電接收器中，將傳統的處理輸入信號的各種電路替換為一個裝有Rydberg化銣原子的玻璃容器。

　　經過調製後的載波信號會經過這個玻璃容器進行傳輸。

　　在玻璃容器中，調製的信號通過喇叭天線傳輸給原子，也就是説輸入的信號會與Rydberg化銣原子相互作用，產生能量轉移。

　　接下來通過探測其中能量的變化，將這個變化轉換為輸出信號，這些信號通過一個模擬數字轉換器轉換為視頻圖形陣列（VGA）格式，輸入到電視機中。

　　講了這麼多，也都是在紙上談兵，具體效果到底如何呢？

　　傳輸速率極佳

　　研究團隊利用原始載波信號作為參考，並與通過原子輸出的最終視頻進行比較，對系統進行一系列評估。

　　研究發現，激光光束的大小會影響原子在激光相互作用區的平均停留時間，而這個停留時間與接收器的帶寬成反比。

　　也就是説光束越小，停留的時間越短，其產生的數據就越多，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）時，允許色彩接收，並且分辨率也更高。

　　除此之外，小光束直徑還能夠提供很快的響應速度和色彩接收：數據傳輸速率達到了每秒100兆，對於打遊戲、看視頻或者普通家庭用網來説，綽綽有餘了。

　　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，遠遠不能滿足我們已經習慣看“藍光”的眼睛。

　　因此要真正走進生活，還有待進行更進一步的研究。

　　你覺得這個“原子電視”應用前景怎麼樣？

　　歡迎評論區留言～

　　參考鏈接：

　　[1]https://interestingengineering.com/innovation/atomic-television-that-transmits-live-video

　　[2]https://avs.scitation.org/doi/10.1116/5.0098057