里德堡原子接收机中通过光谱复用实现压缩频谱感知
量子物理
2026-07-02 v1 原子物理
摘要
里德堡原子接收机表现出卓越的灵敏度，但受到窄瞬时带宽的根本限制，限制了其在宽带场景中的实际部署。先前的方法通常通过物理拓宽原子响应来扩展带宽，这通常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性。在这里，我们提出了一种在波导耦合里德堡原子接收机中实现的压缩光谱复用框架，使用频率调制本地振荡器（FMLO）。FMLO创建多个并行传感通道，共同构成一个物理压缩感知矩阵，生成输入信号的多个窄带中频副本。因此，宽带微波频谱被投影到一组窄带原子响应上。结果表明，跨越超过640 MHz带宽的频谱信息可以有效地压缩到126 kHz的固有原子带宽中，实现超过1000的频谱压缩比。此外，这些输出副本提供固有的测量冗余，并促进信噪比增强。通过最大比合并，多通道通信所需的比特能量与噪声功率密度比实现了约10 dB的增益。该方法不需要辅助场或宽带电子设备，为芯片级量子接收机、延迟关键型传感和下一代无线通信提供了一条简单且可扩展的途径。
引用
@article{arxiv.2607.02001,
title = {Compressive Spectrum Sensing via Spectral Multiplexing in Rydberg Atomic Receiver},
author = {Jun-Rong Chen and Yi-Ming Yin and Le-Bin Chen and Kai Wang and Bang Liu and Li-Hua Zhang and Hao Tian and Ming-Min Zhao and Bin-Bin Wei and Dong-Sheng Ding},
journal= {arXiv preprint arXiv:2607.02001},
year = {2026}
}