中国科大实现了基于里德堡原子的电弧信号测量

　　中国科年夜郭光灿院士团队史保森、丁冬生课题组与国网安徽电科院王恩德博士互助应用里德堡原子电场传感器丈量了电弧MHz级射频旌旗灯号频谱，为电弧丈量供给了量子紧密丈量的新要领。相干结果7月2日以“Measurement of arc rf signals based on Rydberg atoms”为题颁发正在国际出名学术期刊《Physical Review Applied》上。

　　电弧妨碍是电力体系中电气火警的首要诱因，突显了实时检测此类妨碍的紧急性。传统电弧妨碍检测要领基于体系电流以及电压参数，正在数据收罗历程中常对现有电力体系形成滋扰；而经由过程丈量电弧射频旌旗灯号则可规避此类滋扰问题。相较于传统金属天线，基于里德堡原子的电场传感用具备非金属性、自校准性以及各向异性特性，实践上正在事情带宽、活络度等要害指标上揭示出显著上风。

　　图 1 ：物理模子图。（a）为三光子引发能级示用意。（b）为试验安装示用意。（c）为电弧射频旌旗灯号产生电路示用意。

　　研究团队体系地研究了里德堡原子传感器对电弧射频旌旗灯号的相应特征，并比照了传统金属天线与里德堡原子天线对电弧旌旗灯号的相应，如图2所示，证明了其丈量成果与传统金属天线高度吻合，验证了原子传感器正在电弧妨碍检测中的合用性，尤为正在低频段（<250 kHz）里德堡原子体系揭示出更优的信噪比机能。该事情还研究了原子体系对电弧射频旌旗灯号相应的间隔依赖性，为现实工程使用中的探头安排供给了重要参数依据，如图3所示。

　　图2：频域比照图。（a）应用金属天线丈量获得的电弧射频旌旗灯号。（b）应用里德堡原子天线丈量获得的电弧射频旌旗灯号。（c）两种丈量要领的频域信噪比比照。

　　该事情架起了里德堡原子传感技能与电路中电弧射频旌旗灯号探测之间的桥梁，为电弧妨碍的非侵入式检测供给了新思绪，无望鞭策量子传感技能正在电力监测范畴的成长。

　　中国科年夜博士研究生王启锋为本文的第一作者，丁冬生传授为本文的自力通信作者。该结果获得了科技部、基金委、中国迷信院、安徽省重年夜科技专项和中国迷信技能年夜学的赞助。

　　文章链接：https://journals.aps.org/prapplied/abstract/10.1103/2jpt-6313