Kvanti rakendaminemikrolaine fotoonika tehnoloogia
Nõrga signaali tuvastamine
Kvant-mikrolainefotoonikatehnoloogia üks paljutõotavamaid rakendusi on äärmiselt nõrkade mikrolaine-/RF-signaalide tuvastamine. Kasutades ühe footoni tuvastamist, on need süsteemid palju tundlikumad kui traditsioonilised meetodid. Näiteks on teadlased demonstreerinud kvant-mikrolainefotoonsüsteemi, mis suudab ilma elektroonilise võimenduseta tuvastada signaale kuni -112,8 dBm. See ülikõrge tundlikkus muudab selle ideaalseks selliste rakenduste jaoks nagu süvakosmose side.
Mikrolainefotoonikasignaali töötlemine
Kvantmikrolainefotoonika rakendab ka suure ribalaiusega signaalitöötlusfunktsioone, nagu faasinihe ja filtreerimine. Kasutades dispergeerivat optilist elementi ja reguleerides valguse lainepikkust, näitasid teadlased tõsiasja, et raadiosageduslik faasinihe nihutab kuni 8 GHz RF-filtreerimise ribalaiust kuni 8 GHz. Oluline on see, et kõik need funktsioonid saavutatakse 3 GHz elektroonika abil, mis näitab, et jõudlus ületab traditsioonilisi ribalaiuse piiranguid
Mittekohalik sageduse ja aja kaardistamine
Üks huvitav kvantpõimumisest tulenev võimalus on mittekohaliku sageduse kaardistamine aja järgi. Selle tehnika abil saab kaardistada pidevlaine pumbatava ühefootonilise allika spektri kauges asukohas asuva ajapiirkonnaga. Süsteem kasutab takerdunud footonipaare, milles üks kiir läbib spektraalfiltrit ja teine hajutavat elementi. Põimunud footonite sagedussõltuvuse tõttu kaardistatakse spektraalfiltreerimise režiim mittelokaalselt ajapiirkonnaga.
Joonis 1 illustreerib seda kontseptsiooni:
Selle meetodiga on võimalik saavutada paindlik spektraalmõõtmine ilma mõõdetud valgusallikaga otseselt manipuleerimata.
Kokkusurutud tajumine
Kvantmikrolaineahi optilinetehnoloogia pakub ka uut meetodit lairibasignaalide tihendatud tuvastamiseks. Kasutades kvanttuvastusele omast juhuslikkust, on teadlased näidanud kvanttihendatud sensorsüsteemi, mis on võimeline taastuma.10 GHz RFspektrid. Süsteem moduleerib RF-signaali koherentse footoni polarisatsiooni olekusse. Ühe fotoni tuvastamine annab seejärel loomuliku juhusliku mõõtmismaatriksi kokkusurutud tuvastamiseks. Sel viisil saab lairibasignaali taastada Yarnyquisti diskreetimissagedusega.
Kvantvõtmejaotus
Lisaks traditsiooniliste mikrolainefotooniliste rakenduste täiustamisele võib kvanttehnoloogia parandada ka kvantkommunikatsioonisüsteeme, näiteks kvantvõtmejaotust (QKD). Uurijad demonstreerisid alamkandja multipleksset kvantvõtmejaotust (SCM-QKD), multipleksides mikrolaine footonite alamkandja kvantvõtmejaotuse (QKD) süsteemi. See võimaldab ühe valguse lainepikkuse kaudu edastada mitu sõltumatut kvantvõtit, suurendades seeläbi spektraalset efektiivsust.
Joonisel 2 on näidatud kahe kandjaga SCM-QKD süsteemi kontseptsioon ja katsetulemused:
Kuigi kvant-mikrolainefotoonikatehnoloogia on paljulubav, on siiski mõned väljakutsed:
1. Piiratud reaalajas võime: praegune süsteem nõuab signaali rekonstrueerimiseks palju kogumisaega.
2. Purske/üksikute signaalide käsitlemise raskused: rekonstrueerimise statistiline olemus piirab selle rakendatavust mittekorduvate signaalide puhul.
3. Teisendage tõeliseks mikrolainekujuks. Rekonstrueeritud histogrammi muutmiseks kasutatavaks lainekujuks on vaja täiendavaid samme.
4. Seadme omadused: on vaja täiendavalt uurida kvant- ja mikrolainefotooniliste seadmete käitumist kombineeritud süsteemides.
5. Integratsioon. Enamik süsteeme kasutab tänapäeval suuremahulisi eraldiseisvaid komponente.
Nende väljakutsetega toimetulemiseks ja valdkonna edendamiseks on esile kerkimas mitmeid paljulubavaid uurimissuundi:
1. Töötada välja uued meetodid signaali reaalajas töötlemiseks ja üksiktuvastuseks.
2. Uurige uusi rakendusi, mis kasutavad suurt tundlikkust, näiteks vedelate mikrosfääride mõõtmist.
3. Jätkata integreeritud footonite ja elektronide realiseerimist, et vähendada suurust ja keerukust.
4. Uurige integreeritud kvant-mikrolainefotoonilistes ahelates valguse-aine interaktsiooni.
5. Kombineerige kvantmikrolaine footontehnoloogia teiste esilekerkivate kvanttehnoloogiatega.
Postitusaeg: 02.02.2024