يقوم الجيش الأمريكي بتطوير مستشعر كمي “اختراقي” لتحديد الإشارات اللاسلكية في ساحات القتال
أظهر علماء الجيش الأمريكي مستشعرًا كميًا جديدًا يمكنه قياس الاتجاه الكامل ثلاثي الأبعاد للمجالات الكهرومغناطيسية للترددات الراديوية، وهو إنجاز يمكن أن يعيد تشكيل كيفية اكتشاف الإشارات في ساحة المعركة. تم تحقيق هذا الاختراق من قبل العلماء في قيادة تطوير القدرات القتالية بالجيش الأمريكي، والمعروفة باسم DEVCOM، أي مختبر أبحاث الجيش. وفقًا للباحثين، يمكن لجهاز الاستشعار تحسين الوعي الظرفي، وتعزيز الاتصالات الآمنة، ومساعدة الجنود على اتخاذ قرارات أسرع وأكثر استنارة في بيئات ساحة المعركة المعقدة. قال ديفيد ماير، عالم الفيزياء البحثي في ARL: “إن عملنا في علم الكم يدور حول منح جنودنا طرقًا جديدة لإحساس وفهم العالم من حولهم”. “يفتح هذا البحث الباب أمام اكتشاف وتحديد الإشارات عبر نطاق ترددي واسع في حزمة استشعار واحدة، حتى في البيئات الأكثر تحديًا”، قياس موجات الراديو بشكل ثلاثي الأبعاد ويعتمد المستشعر الجديد على ذرات ريدبيرج، وهي ذرات موضوعة في حالة شديدة الإثارة تجعلها حساسة للغاية للمجالات الكهربائية. وصف الباحثون كيف يمكن للجهاز تحديد ليس فقط قوة المجال الكهرومغناطيسي، ولكن أيضًا اتجاه الاستقطاب ثلاثي الأبعاد واتجاه الانتشار، المعروف باسم ناقل k. وفقًا لـ ARL، هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها تحقيق مثل هذا القياس باستخدام مستشعر كمي. عادةً ما تقيس أجهزة الاستشعار التقليدية قوة المجال الكهرومغناطيسي في اتجاه واحد فقط في كل مرة. ومع ذلك، يمكن للمستشعر الكمي الذي تم تطويره بواسطة ARL “رؤية” كل من اتجاه وحركة المجال الكهرومغناطيسي، مما يوفر صورة ثلاثية الأبعاد كاملة. وعلى الرغم من أن عرضه يبلغ بضعة سنتيمترات فقط، إلا أنه يستطيع تحديد اتجاه الإشارات الواردة بدقة تصل إلى درجتين تقريبًا. وهذا يمكن أن يجعلها منصة مرنة للغاية لاكتشاف وتحديد إشارات الترددات الراديوية في البيئات المتنازع عليها. مستشعر صغير للطيف المزدحم على عكس الهوائيات التقليدية، التي غالبًا ما تحتاج إلى أن تكون قابلة للمقارنة فعليًا من حيث الحجم مع الإشارات التي تكتشفها وتقتصر عادةً على نطاقات تردد ضيقة، فإن مستشعر ARL مستقل عن حجم الإشارة. ويمكنه أيضًا العمل عبر طيف الترددات الراديوية بأكمله. تأتي هذه القدرة من طبيعة النطاق العريض لذرات ريدبيرج، والتي يمكن أن تعمل من تيار مباشر إلى ترددات تيراهيرتز. وقال ماير: “إن ساحة المعركة الحديثة هي بيئة ترددات راديوية معقدة للغاية”. وتابع: “مع انتشار الأنظمة المستقلة، يمكن أن يكون هناك المئات من مصادر الإشارات المتميزة. إن وجود منصة استشعار واحدة تغطي طيف الترددات الراديوية بالكامل ويمكنها قياس الاتجاه ثلاثي الأبعاد لتلك المجالات يمثل قدرة تحويلية محتملة، خاصة في الوعي بالطيف”. بناءً على سنوات من الأبحاث الكمومية، يعمل المستشعر باستخدام خلية زجاجية صغيرة مملوءة ببخار ذرة الروبيديوم. يقوم الباحثون بتسليط أشعة الليزر عبر الخلية لوضع الذرات في حالات ريدبيرج. وعندما تمر موجة راديوية، تستجيب الذرات بطريقة تكشف قوة المجال واتجاهه وحركته في ثلاثة أبعاد. يعتمد العمل الأخير على تطوير ARL السابق لمقياس Rydberg الكهربائي. وفي عام 2024، أثبت الفريق قدرته على قياس استقطاب مجال التردد الراديوي وفك تشفير المعلومات المشفرة في هذا الاستقطاب. نُشر البحث في ورقة بحثية بعنوان “المراجعة الفيزيائية التطبيقية”.
تم النشر: 2026-06-06 12:08:00
