Aplikimi i teknologjisë kuantike të fotonikës me mikrovalë

Zbatimi i QuantumTeknologjia e fotonikës me mikrovalë

Zbulimi i dobët i sinjalit
Një nga aplikacionet më premtuese të teknologjisë së fotonikës kuantike të mikrovalës është zbulimi i sinjaleve jashtëzakonisht të dobëta të mikrovalës/RF. Duke përdorur zbulimin e vetëm të fotoneve, këto sisteme janë shumë më të ndjeshme sesa metodat tradicionale. Për shembull, studiuesit kanë demonstruar një sistem fotonik kuantik të mikrovalës që mund të zbulojë sinjalet aq të ulëta sa -112.8 dBm pa ndonjë amplifikim elektronik. Kjo ndjeshmëri ultra e lartë e bën atë ideal për aplikime të tilla si komunikimet në hapësirë ​​të thellë.

Fotonikë me mikrovalëpërpunim i sinjalit
Fotonika kuantike me mikrovalë gjithashtu zbaton funksione të përpunimit të sinjalit me bandë të lartë, siç janë zhvendosja e fazës dhe filtrimi. Duke përdorur një element optik shpërndarës dhe duke rregulluar gjatësinë e valës së dritës, studiuesit demonstruan faktin që faza RF zhvendoset deri në 8 GHz RF Filtering Gandwids deri në 8 GHz. Më e rëndësishmja, këto karakteristika janë arritur të gjitha duke përdorur elektronikë 3 GHz, që tregon se performanca tejkalon kufijtë tradicionalë të gjerësisë së bandës

Frekuencë jo-lokale deri në hartën e kohës
Një aftësi interesante e sjellë nga ngatërrimi kuantik është hartëzimi i frekuencës jo-lokale në kohë. Kjo teknikë mund të hartojë spektrin e një burimi të pompuar të pompuar me valë të vazhdueshme në një domen kohor në një vend të largët. Sistemi përdor çifte fotoni të ngatërruara në të cilat njëra rreze kalon përmes një filtri spektral dhe tjetra kalon përmes një elementi shpërndarës. Për shkak të varësisë nga frekuenca e fotoneve të ngatërruara, mënyra e filtrimit spektral është hartuar jo-lokalisht në fushën e kohës.
Figura 1 ilustron këtë koncept:

Kjo metodë mund të arrijë matje spektrale fleksibël pa manipuluar drejtpërdrejt burimin e dritës së matur.

Ndjerë e ngjeshur
Kuantikmikrovalë optikeTeknologjia gjithashtu siguron një metodë të re për sensibilizimin e kompresuar të sinjaleve me brez të gjerë. Duke përdorur rastësinë e natyrshme në zbulimin kuantik, studiuesit kanë demonstruar një sistem të ndjerë kuantik të ngjeshur të aftë për tu rikuperuar10 GHz RFspektër Sistemi modulon sinjalin RF në gjendjen e polarizimit të fotonit koherent. Zbulimi me një foton më pas siguron një matricë natyrore të matjes së rastit për ndjerë të kompresuar. Në këtë mënyrë, sinjali i brezit të gjerë mund të rikthehet në shkallën e marrjes së mostrave Yarnyquist.

Shpërndarja kuantike e çelësit
Përveç përmirësimit të aplikacioneve tradicionale fotonike të mikrovalës, teknologjia kuantike gjithashtu mund të përmirësojë sistemet kuantike të komunikimit, siç është shpërndarja e çelësave kuantikë (QKD). Studiuesit demonstruan shpërndarjen e çelësave kuantikë të multiplexit të multiplexit (SCM-QKD) duke multiplexuar nën-paronikën e fotoneve me mikrovalë mbi një sistem të shpërndarjes së çelësave kuantikë (QKD). Kjo lejon që çelësat e shumta të pavarura kuantike të transmetohen gjatë një gjatësi të vetme vale të dritës, duke rritur kështu efikasitetin spektral.
Figura 2 tregon konceptin dhe rezultatet eksperimentale të sistemit SCM-QKD me dy transportues:

Megjithëse teknologjia kuantike e fotonikës me mikrovalë është premtuese, ka ende disa sfida:
1. Aftësi e kufizuar në kohë reale: Sistemi aktual kërkon shumë kohë akumulimi për të rindërtuar sinjalin.
2. Vështirësia e trajtimit të sinjaleve të shpërthimit/të vetëm: Natyra statistikore e rindërtimit kufizon zbatueshmërinë e saj në sinjalet jo të përsëritura.
3. Konvertoni në një formë të vërtetë të valës me mikrovalë: Kërkohen hapa shtesë për ta kthyer histogramin e rikonstruktuar në një formë të përdorshme të valës.
4. Karakteristikat e pajisjes: Nevojitet studimi i mëtutjeshëm i sjelljes së pajisjeve fotonike kuantike dhe mikrovalë në sistemet e kombinuara.
5. Integrimi: Shumica e sistemeve sot përdorin përbërës të rëndë diskrete.

Për të adresuar këto sfida dhe për të përparuar fushën, po shfaqen një numër i udhëzimeve premtuese të kërkimit:
1. Zhvilloni metoda të reja për përpunimin e sinjalit në kohë reale dhe zbulimin e vetëm.
2. Eksploroni aplikacione të reja që përdorin ndjeshmëri të lartë, siç është matja e mikrosferës së lëngshme.
3. Ndiqni realizimin e fotoneve dhe elektroneve të integruara për të zvogëluar madhësinë dhe kompleksitetin.
4. Studimi i bashkëveprimit të përmirësuar të lehtësit të dritës në qarqet fotonike të integruara kuantike të mikrovalës.
5. Kombinoni teknologjinë kuantike të fotonit me mikrovalë me teknologjitë e tjera kuantike në zhvillim.