Kvanto taikymasMikrobangų fotonikos technologija
Silpno signalo aptikimas
Vienas iš perspektyviausių kvantinės mikrobangų fotonikos technologijos taikymų yra itin silpnų mikrobangų/RF signalų aptikimas. Naudojant pavienių fotonų aptikimą, šios sistemos yra daug jautresnės nei tradiciniai metodai. Pavyzdžiui, tyrėjai pademonstravo kvantinės mikrobangų fotonikos sistemą, kuri gali aptikti net -112,8 dBm signalus be jokio elektroninio stiprinimo. Dėl šio itin didelio jautrumo ji idealiai tinka tokioms reikmėms kaip tolimojo kosmoso ryšiai.
Mikrobangų fotonikasignalo apdorojimas
Kvantinė mikrobangų fotonika taip pat įgyvendina didelio pralaidumo signalo apdorojimo funkcijas, tokias kaip fazės poslinkis ir filtravimas. Naudodami dispersinį optinį elementą ir reguliuodami šviesos bangos ilgį, tyrėjai įrodė, kad RF fazė pasislenka iki 8 GHz RF filtravimo pralaidumu iki 8 GHz. Svarbu tai, kad visos šios savybės pasiekiamos naudojant 3 GHz elektroniką, o tai rodo, kad našumas viršija tradicines pralaidumo ribas.
Nevietinis dažnio ir laiko susiejimas
Vienas įdomus kvantinio susietumo suteikiamas gebėjimas yra nelokalinio dažnio susiejimas su laiku. Ši technika gali susieti nuolatinės bangos kaupinamo vieno fotono šaltinio spektrą su laiko sritimi tolimoje vietoje. Sistema naudoja susietas fotonų poras, kuriose vienas spindulys praeina per spektrinį filtrą, o kitas – per dispersinį elementą. Dėl susietų fotonų dažnio priklausomybės spektrinio filtravimo režimas susiejamas nelokaliai su laiko sritimi.
1 paveiksle pavaizduota ši koncepcija:
Šis metodas gali atlikti lankstų spektrinį matavimą tiesiogiai nemanipuliuojant matuojamo šviesos šaltinio.
Suspaustas jutimas
Kvantinismikrobangų optinistechnologija taip pat suteikia naują metodą plačiajuosčio ryšio signalų suspaustam aptikimui. Naudodami kvantinio aptikimo atsitiktinumą, tyrėjai pademonstravo kvantinio suspausto jutimo sistemą, galinčią atkurti10 GHz radijo dažniųspektrai. Sistema moduliuoja RF signalą pagal koherentinio fotono poliarizacijos būseną. Tada vieno fotono aptikimas pateikia natūralią atsitiktinę matavimo matricą suspaustam jutimui. Tokiu būdu plačiajuosčio ryšio signalą galima atkurti Yarnyquist diskretizavimo dažniu.
Kvantinių raktų paskirstymas
Be tradicinių mikrobangų fotonikos taikymų tobulinimo, kvantinės technologijos taip pat gali pagerinti kvantinio ryšio sistemas, tokias kaip kvantinio rakto paskirstymas (QKD). Tyrėjai pademonstravo subnešlio multipleksinį kvantinio rakto paskirstymą (SCM-QKD), multipleksuodami mikrobangų fotonų subnešėją ant kvantinio rakto paskirstymo (QKD) sistemos. Tai leidžia perduoti kelis nepriklausomus kvantinius raktus per vieną šviesos bangos ilgį, taip padidinant spektrinį efektyvumą.
2 paveiksle parodyta dviejų nešėjų SCM-QKD sistemos koncepcija ir eksperimentiniai rezultatai:
Nors kvantinės mikrobangų fotonikos technologija yra perspektyvi, vis dar yra tam tikrų iššūkių:
1. Ribotos realaus laiko galimybės: dabartinei sistemai reikia daug kaupimo laiko signalui atkurti.
2. Sunkumai sprendžiant pliūpsnių / pavienių signalų problemas: statistinis rekonstrukcijos pobūdis riboja jos taikymą nesikartojantiems signalams.
3. Konvertuoti į tikrą mikrobangų bangos formą: norint konvertuoti rekonstruotą histogramą į naudojamą bangos formą, reikia atlikti papildomus veiksmus.
4. Įrenginio charakteristikos: Reikalingi tolesni kvantinių ir mikrobangų fotoninių įtaisų elgsenos tyrimai kombinuotose sistemose.
5. Integracija: Daugumoje šiuolaikinių sistemų naudojami dideli atskiri komponentai.
Siekiant išspręsti šiuos iššūkius ir skatinti šios srities plėtrą, iškyla keletas perspektyvių tyrimų krypčių:
1. Sukurti naujus realaus laiko signalų apdorojimo ir pavienių signalų aptikimo metodus.
2. Ištirti naujas taikymo sritis, kuriose naudojamas didelis jautrumas, pvz., skystųjų mikrosferų matavimas.
3. Siekti integruotų fotonų ir elektronų realizavimo, siekiant sumažinti jų dydį ir sudėtingumą.
4. Ištirkite sustiprintą šviesos ir materijos sąveiką integruotose kvantinėse mikrobangų fotoninėse grandinėse.
5. Sujungti kvantinės mikrobangų fotonų technologiją su kitomis kylančiomis kvantinėmis technologijomis.
Įrašo laikas: 2024-09-02