Teknologji optike me mikrovalë kuantike

Kuantikeoptike me mikrovalëteknologjisë
Teknologji optike me mikrovalëështë bërë një fushë e fuqishme, duke kombinuar avantazhet e teknologjisë optike dhe mikrovalore në përpunimin e sinjalit, komunikimin, sensorin dhe aspekte të tjera. Megjithatë, sistemet konvencionale fotonike me mikrovalë përballen me disa kufizime kryesore, veçanërisht në aspektin e gjerësisë së brezit dhe ndjeshmërisë. Për të kapërcyer këto sfida, studiuesit kanë filluar të eksplorojnë fotonikën kuantike të mikrovalës - një fushë e re emocionuese që kombinon konceptet e teknologjisë kuantike me fotonikën mikrovalore.

Bazat e teknologjisë optike me mikrovalë kuantike
Thelbi i teknologjisë optike me mikrovalë kuantike është zëvendësimi i optikës tradicionalefotodetektornëlidhje foton mikrovalëme një fotodetektor me një foton të vetëm me ndjeshmëri të lartë. Kjo lejon që sistemi të funksionojë në nivele jashtëzakonisht të ulëta të fuqisë optike, madje deri në nivelin me një foton, duke rritur gjithashtu gjerësinë e brezit.
Sistemet tipike fotonike kuantike mikrovalore përfshijnë: 1. Burimet me një foton (p.sh., lazerët e dobësuar 2.Modulator elektro-optikpër kodimin e sinjaleve me mikrovalë/RF 3. Komponenti i përpunimit të sinjalit optik4. Detektorë me një foton të vetëm (p.sh. detektorë me nanotelë superpërçues) 5. Pajisje elektronike të numërimit të fotoneve të varura nga koha (TCSPC)
Figura 1 tregon krahasimin midis lidhjeve tradicionale të fotoneve të mikrovalës dhe lidhjeve kuantike të fotoneve të mikrovalës:

Dallimi kryesor është përdorimi i detektorëve të vetëm foton dhe moduleve TCSPC në vend të fotodiodave me shpejtësi të lartë. Kjo mundëson zbulimin e sinjaleve jashtëzakonisht të dobëta, ndërsa shpresojmë të shtyjë gjerësinë e brezit përtej kufijve të fotodetektorëve tradicionalë.

Skema e zbulimit të fotonit të vetëm
Skema e zbulimit të fotonit të vetëm është shumë e rëndësishme për sistemet kuantike të fotoneve me mikrovalë. Parimi i punës është si më poshtë: 1. Sinjali i aktivizimit periodik i sinkronizuar me sinjalin e matur dërgohet në modulin TCSPC. 2. Detektori i vetëm i fotonit nxjerr një sërë impulsesh që përfaqësojnë fotonet e zbuluara. 3. Moduli TCSPC mat diferencën kohore midis sinjalit të ndezjes dhe çdo fotoni të zbuluar. 4. Pas disa sytheve të këmbëzës, vendoset histogrami i kohës së zbulimit. 5. Histogrami mund të rindërtojë formën valore të sinjalit origjinal. Matematikisht, mund të tregohet se probabiliteti i zbulimit të një fotoni në një kohë të caktuar është proporcional me fuqinë optike në atë kohë. Prandaj, histogrami i kohës së zbulimit mund të përfaqësojë me saktësi formën e valës së sinjalit të matur.

Përparësitë kryesore të teknologjisë optike me mikrovalë kuantike
Krahasuar me sistemet tradicionale optike me mikrovalë, fotonika kuantike e mikrovalës ka disa avantazhe kryesore: 1. Ndjeshmëri jashtëzakonisht e lartë: Zbulon sinjale jashtëzakonisht të dobëta deri në nivelin e fotonit të vetëm. 2. Rritja e gjerësisë së brezit: nuk kufizohet nga gjerësia e brezit të fotodetektorit, ndikohet vetëm nga nervozizmi i kohës së detektorit të vetëm të fotonit. 3. Anti-ndërhyrje e përmirësuar: Rindërtimi i TCSPC mund të filtrojë sinjalet që nuk janë të kyçur në këmbëzën. 4. Zhurmë më e ulët: Shmangni zhurmën e shkaktuar nga zbulimi dhe amplifikimi tradicional fotoelektrik.