Kvantrakendusmikrolainefootonitehnoloogia
Nõrk signaali tuvastamine
Kvant -mikrolainete footonitehnoloogia üks paljulubavamaid rakendusi on äärmiselt nõrkade mikrolaine/RF -signaalide tuvastamine. Üksiku footoni tuvastamise abil on need süsteemid palju tundlikumad kui traditsioonilised meetodid. Näiteks on teadlased demonstreerinud kvant -mikrolainete foonisüsteemi, mis suudab tuvastada nii madalaid kui -112,8 DBM ilma elektroonilise võimenduseta. See ülikõrge tundlikkus muudab selle ideaalseks selliste rakenduste jaoks nagu sügav kosmoseühendus.
Mikrolainefootonikasignaalitöötlus
Kvant-mikrolainete footonika rakendab ka suure ribalaiusega signaalitöötluse funktsioone, näiteks faasi nihutamine ja filtreerimine. Kasutades hajuvat optilist elementi ja reguleerides valguse lainepikkust, näitasid teadlased tõsiasja, et RF -faas nihutab kuni 8 GHz RF -filtreerimise ribalaiust kuni 8 GHz. Oluline on see, et need funktsioonid saavutatakse 3 GHz elektroonika abil, mis näitab, et jõudlus ületab traditsioonilisi ribalaiuse piire
Mitte-kohalik sagedus aja kaardistamiseks
Üks huvitav võime kvanttakkuse abil on mitte-kohaliku sageduse kaardistamine ajaliselt. See tehnika saab kaardistada pideva lainega pumbatud ühe footoni allika spektri ajadomeenile kauges kohas. Süsteem kasutab takerdunud footonipaare, milles üks tala läbib spektrifiltrit ja teine läbib hajutava elemendi. Takerdunud footonite sageduse sõltuvuse tõttu kaardistatakse spektri filtreerimisrežiim ajakohane mittelokaalselt.
Joonis 1 illustreerib seda kontseptsiooni:
See meetod võib saavutada painduva spektraalse mõõtmise, ilma et mõõdetud valgusallikas otseselt manipuleerida.
Surutunnetus
Kvantmikrolaine optilineTehnoloogia pakub ka uut meetodit lairibasignaalide tihendatud tuvastamiseks. Kasutades kvanttuvastusele omast juhuslikkust, on teadlased näidanud kvantsurustusesüsteemi, mis on võimeline taastuma10 GHz RFspektrid. Süsteem moduleerib RF -signaali sidusa footoni polarisatsiooni olekuga. Seejärel annab ühe footoni tuvastamine surutundeks loomuliku juhusliku mõõtmismaatriksi. Sel moel saab lairiba signaali taastada Yarnyquisti proovivõtu kiirusel.
Kvantvõtme jaotus
Lisaks traditsiooniliste mikrolainete fotooniliste rakenduste täiustamisele saab kvanttehnoloogia parandada ka kvantsidesüsteeme, näiteks kvantvõtme jaotust (QKD). Teadlased näitasid alamkande multipleksist kvantvõtme jaotust (SCM-qKD), mitmekordse mikrolaine footonite alamkanari, kvantvõtme jaotuse (QKD) süsteemile. See võimaldab mitut sõltumatut kvantklahvi edastada ühe valguse lainepikkusega, suurendades sellega spektri efektiivsust.
Joonis 2 näitab kahekordse SCM-QKD süsteemi kontseptsiooni ja eksperimentaalseid tulemusi:
Kuigi kvant mikrolainete footonitehnoloogia on paljutõotav, on siiski mõned väljakutsed:
1. Piiratud reaalajas võimekus: praegune süsteem nõuab signaali rekonstrueerimiseks palju akumuleerumisaega.
2.. Raskused lõhke/üksikud signaalid: rekonstrueerimise statistiline olemus piirab selle rakendatavust korduvate signaalidega.
3. Teisendage reaalseks mikrolainelainekujuks: rekonstrueeritud histogrammi teisendamiseks kasutatavaks lainekujuks on vaja täiendavaid samme.
4. Seadme omadused: vaja on täiendavat uurida kvant- ja mikrolainete fooniliste seadmete käitumist kombineeritud süsteemides.
5. integreerimine: enamik süsteeme kasutab tänapäeval mahukaid diskreetseid komponente.
Nende väljakutsete lahendamiseks ja valdkonna edendamiseks on ilmnevad mitmed paljutõotavad uurimissuunad:
1. Töötage välja uued meetodid reaalajas signaalitöötluseks ja ühe tuvastamiseks.
2. Uurige uusi rakendusi, mis kasutavad suurt tundlikkust, näiteks vedela mikrosfääri mõõtmine.
3. Jätkake integreeritud footonite ja elektronide realiseerimist, et vähendada suurust ja keerukust.
4. Uurige integreeritud kvant mikrolaine fotoonilistes vooluahelates tugevdatud valguse materjali interaktsiooni.
5. Kombineerige kvant -mikrolainete footonitehnoloogia teiste tekkivate kvanttehnoloogiatega.
Postiaeg: 02-2024