基于里德伯原子接收器中频谱复用的压缩频谱感知

Rydberg原子接收器具有卓越的灵敏度,但其根本受限于瞬时带宽窄这一特性,限制了其在宽带场景中的实际部署。以往的方法通常通过物理上拓宽原子响应来扩展带宽,这往往需要辅助电磁场或严格的参数调谐,从而增加了整体系统复杂度。本工作提出了一种压缩频谱复用框架,该框架在波导耦合的Rydberg原子接收器中实现,并采用调频本振。调频本振构建了多个并行传感通道,这些通道共同构成一个物理压缩感知矩阵,从而生成输入信号的多个窄带中频副本。由此,宽带微波频谱被投影到一组窄带原子响应上。研究证明,跨越超过640 MHz带宽的频谱信息可有效压缩到126 kHz的固有原子带宽内,实现了超过1000倍的频谱压缩比。此外,这些输出副本提供了内在的测量冗余性,并有助于提升信噪比。通过最大比合并,多信道通信中所需的比特能量与噪声功率密度之比获得了约10 dB的增益。该方法无需辅助场或宽带电子设备,为芯片级量子接收器、对延迟敏感的传感以及下一代无线通信提供了一条简单且可扩展的路径。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-07-02 10:38

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