基于单一 Rydberg 原子接收器的极化感知 DoA 检测
信息论
2026-04-21 v2 math.IT
摘要
构思了一种利用单一 Rydberg 原子气体细胞内在矢量灵敏性实现量子增强角分辨率的极化感知方向到达角（DoA）检测方案。我们的核心思想在于，电磁波的矢量性质由其正交的电场和磁场分量唯一确定，而这两个分量可以通过基于电磁感应透明性（EIT）的光谱学从单个 Rydberg 原子接收器中检索。具体而言，在存在静磁偏置场定义稳定量化轴的条件下，在同一气体细胞中执行一对顺序 EIT 测量。首先，通过射频（RF）场驱动的电偶极跃迁所产生的 Zeeman 分辨 EIT 光谱中提取电场极化角。在同一实验周期内，随后将 RF 场重新调谛至磁偶极共振，产生用于解码 RF 磁场方向的 Zeeman 分辨 EIT 峰。该方案在两个角度上都具有双重且独立的灵敏性，允许在无需空间多样性或相位参考的情况下进行精确的 DoA 重建。基于这一基础，我们推导了量子 Fisher 信息矩阵（QFIM），并获得了联合估计极化角和方向角的闭形式量子克拉默-罗伯 bound（QCRB）。最后，各种量子参数的仿真结果验证了所提出的方法并确定了最佳工作区间。通过合理选择极化和磁场几何，预计单个气体细胞可在适度的 RF 场驱动强度下实现亚 0.1 度的角分辨率。
引用
@article{arxiv.2508.17179,
title = {Polarization-Aware DoA Detection Relying on a Single Rydberg Atomic Receiver},
author = {Yuanbin Chen and Chau Yuen and Darmindra Arumugam and Chong Meng Samson See and Mérouane Debbah and Lajos Hanzo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.17179},
year = {2026}
}
备注
This paper has been accepted by IEEE JSAC for publication