Acta Physica Sinica
Advancements in Rydberg atom-based communication receivers
Cai Yafen, KONG Xiangyan
Abstract
基于里德堡原子的微波电场传感器在过去的10年间迅速发展。里德堡原子电场传感器具有超高灵敏度和自校准能力,已被证明是微波通信的优秀量子接收系统。里德堡原子接收机具有以下几个优势:非金属的原子探头不会干扰待测场,可以实现非破坏通信;里德堡原子传感器将高频微波转化为光谱探测,微波调制直接映射到原子光谱,因此里德堡原子接收机无需解调电路,全光学的探测装置使得原子接收机免受电磁干扰;工作频率的可调节范围大,通过选择不同的里德堡能级,载波频率可从MHz覆盖到THz;原子接收机带宽不受天线尺寸限制,因此可突破Chu极限(Chu limit);在工作带宽内测量灵敏度高,有望提升弱场通信能力。近年来,里德堡原子通信接收机引起研究者的强烈关注。里德堡原子通信接收机有望集成并融合到现有的无线通信系统,提高无线通信的通信距离。本文综述基于里德堡原子的通信接收机进展,详细介绍里德堡原子通信接收机的原理、优势、潜能与实验进展,并讨论了其未来发展方向与趋势。