Kuantum uygulamasıMikrodalga fotonik teknolojisi
Zayıf sinyal tespiti
Kuantum mikrodalga fotonik teknolojisinin en umut verici uygulamalarından biri, son derece zayıf mikrodalga/RF sinyallerinin tespitidir. Tek foton algılama kullanılarak, bu sistemler geleneksel yöntemlerden çok daha hassastır. Örneğin, araştırmacılar, herhangi bir elektronik amplifikasyon olmadan -112.8 dBm kadar düşük sinyalleri tespit edebilen bir kuantum mikrodalga fotonik sistem gösterdiler. Bu ultra yüksek hassasiyet, derin uzay iletişimi gibi uygulamalar için ideal hale getirir.
Mikrodalga fotoniksinyal işleme
Kuantum mikrodalga fotonikleri ayrıca faz kayması ve filtreleme gibi yüksek bant genişliği sinyal işleme fonksiyonlarını uygular. Dağıtıcı bir optik eleman kullanarak ve ışığın dalga boyunu ayarlayarak, araştırmacılar RF fazının 8 GHz RF filtreleme bant genişliğini 8 GHz'e kadar kaydırdığını gösterdiler. Önemli olarak, bu özelliklerin hepsi, performansın geleneksel bant genişliği sınırlarını aştığını gösteren 3 GHz elektronik kullanılarak elde edilir.
Zaman haritalaması için yerel olmayan frekans
Kuantum dolaşımının getirdiği ilginç bir yetenek, yerel olmayan frekansın zamanla eşlenmesidir. Bu teknik, sürekli dalga pompalanan tek foton kaynağının spektrumunu uzak bir yerde bir zaman alanına eşleyebilir. Sistem, bir ışının bir spektral filtreden geçtiği ve diğerinin dağıtıcı bir öğeden geçtiği dolaşmış foton çiftleri kullanır. Dolaşmış fotonların frekans bağımlılığı nedeniyle, spektral filtreleme modu zaman alanına lokal olarak eşlenir.
Şekil 1 şu kavramı göstermektedir:
Bu yöntem, ölçülen ışık kaynağını doğrudan manipüle etmeden esnek spektral ölçüm elde edebilir.
Sıkıştırılmış algılama
KuantumMikrodalga OptikTeknoloji ayrıca geniş bant sinyallerinin sıkıştırılmış algılanması için yeni bir yöntem sağlar. Kuantum tespitinin doğasında var olan rastgelelik kullanan araştırmacılar10 GHz RFspektrum. Sistem, RF sinyalini tutarlı fotonun polarizasyon durumuna modüle eder. Tek foton tespiti daha sonra sıkıştırılmış algılama için doğal rastgele bir ölçüm matrisi sağlar. Bu şekilde, geniş bant sinyali Yarnyquist örnekleme oranında geri yüklenebilir.
Kuantum Anahtar Dağıtım
Geleneksel mikrodalga fotonik uygulamaların geliştirilmesine ek olarak, kuantum teknolojisi kuantum anahtar dağılımı (QKD) gibi kuantum iletişim sistemlerini de geliştirebilir. Araştırmacılar, mikrodalga foton alt taşıyıcısını bir kuantum anahtar dağılımı (QKD) sistemine çarparak alt taşıyıcı multipleks kuantum anahtar dağılımı (SCM-QKD) gösterdiler. Bu, birden fazla bağımsız kuantum tuşunun tek bir ışık dalga boyu üzerinden iletilmesini sağlar, böylece spektral verimliliği arttırır.
Şekil 2, çift taşıyıcı SCM-QKD sisteminin konsept ve deneysel sonuçlarını göstermektedir:
Quantum mikrodalga fotonik teknolojisi umut verici olsa da, hala bazı zorluklar var:
1. Sınırlı gerçek zamanlı yetenek: Mevcut sistem, sinyali yeniden yapılandırmak için çok fazla birikim süresi gerektirir.
2. Patlama/tek sinyallerle uğraşmada zorluk: Yeniden yapılanmanın istatistiksel doğası, tekrarlayan sinyallere uygulanabilirliğini sınırlar.
3. Gerçek bir mikrodalga dalga formuna dönüştürün: Yeniden yapılandırılmış histogramı kullanılabilir bir dalga formuna dönüştürmek için ek adımlar gereklidir.
4. Cihaz Özellikleri: Kombine sistemlerde kuantum ve mikrodalga fotonik cihazların davranışının daha fazla incelenmesi gerekmektedir.
5. Entegrasyon: Günümüzde çoğu sistem hacimli ayrı bileşenler kullanır.
Bu zorlukları ele almak ve alanı ilerletmek için bir dizi umut verici araştırma yönü ortaya çıkıyor:
1. Gerçek zamanlı sinyal işleme ve tek algılama için yeni yöntemler geliştirin.
2. Sıvı mikrosfer ölçümü gibi yüksek hassasiyet kullanan yeni uygulamaları keşfedin.
3. Boyut ve karmaşıklığı azaltmak için entegre fotonların ve elektronların gerçekleşmesini sürdürün.
4. Entegre kuantum mikrodalga fotonik devrelerde gelişmiş ışık maddesi etkileşimini inceleyin.
5. Kuantum mikrodalga foton teknolojisini diğer ortaya çıkan kuantum teknolojileriyle birleştirin.
Gönderme Zamanı: Eylül-02-2024