| 마이크로파 측정 감도 1,000배 향상 | ||
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  산시(山西)대학교 레이저분광연구소 Jia Suo-tang(賈鎖堂) 연구팀과 Xiao Lian-tuan(肖連團) 연구팀은 세계 최초로 리드베르크 원자 마이크로파 슈퍼헤테로다인(Rydberg atoms microwave superheterodyne) 수신기 프로토타입을 개발함으로써 마이크로파 전장 세기의 감지 감도를 최대한으로 향상시켰다. 마이크로파 측정 감도는 55nV/(Cm·Hz1/2)에 달하여 기존의 세계 최고 수준보다 1,000배 우수하며 최소 감지 강도는 약 400pV/cm에 달하여 기존의 세계 최고 수준보다 10,000배 우수하다. 해당 성과는 "Nature Physics"에 게재되었다. 마이크로파는 인간이 세계를 관찰하는 다른 "눈"이다. 마이크로파 원격감지 기술을 이용하여 인간이 발을 들여놓기 어려운 지역의 지형을 측정하고 광활하고 신비한 우주를 탐험할 수 있다. 전통적인 마이크로파 측정 방법은 마이크로파를 통해 금속 중의 자유전자를 유도하여 규칙적인 감응전류를 생성시킴으로써 마이크로파 전장의 정보를 추출한다. 그러나 금속 중의 자유전자는 무작위 열운동 특성을 가지고 있어 감응전류에 무작위 열 노이즈를 인입한다. 따라서 전통적인 마이크로파 측정 방법을 이용하여 초고감도 측정을 달성할 수 없다. 연구팀은 제어 가능한 원자 시스템에 기반한 마이크로파 슈퍼헤테로다인 측정의 새로운 원리와 기술을 제안함으로써 전통적인 마이크로파 측정 방법에서 자유전자로 인한 무작위 열 노이즈의 영향을 근본적으로 방지하였다. 연구팀은 제어 가능한 리드베르크 장식 상태와 마이크로파 전장의 코히렌트 커플링(Coherent coupling) 기반 새 원리를 제안하고 Hz급 초소형 선폭 레이저의 대범위 연속 조정 가능성, 위상 및 강도 노이즈 압축 등 기술을 공략하여 리드베르크 양자상태의 정확한 제조와 조작을 달성했다. 마이크로파 양자 측정의 전장 세기와 분극 측정 한계를 깨고 리드베르크 원자를 이용하여 마이크로파 전장의 위상과 주파수 측정을 달성했다. 특히, X-밴드 레이더 속도측정 프로토타입의 기능 데모를 완료했는데 최소 속도 분해능이 5μm/s(3mHz)에 달하여 초저속 이동 표적으로부터 초고속 비행체에 이르는 물체를 측정할 수 있다. 해당 슈퍼헤테로다인 극미약 마이크로파 전장 세기의 측정값은 양호한 추적성을 보유한다. 정보출처 : http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2020-10/26/content_455845.htm?div=-1 |
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