Aplikasi téknologi fotonik gelombang mikro kuantum

Aplikasi kuantumtéknologi fotonik gelombang mikro

Deteksi sinyal lemah
Salah sahiji aplikasi anu paling ngajangjikeun tina téknologi fotonik gelombang mikro kuantum nyaéta deteksi sinyal gelombang mikro/RF anu lemah pisan. Ku cara ngamangpaatkeun deteksi foton tunggal, sistem ieu jauh langkung sénsitip tibatan metode tradisional. Salaku conto, para panaliti parantos nunjukkeun sistem fotonik gelombang mikro kuantum anu tiasa ngadeteksi sinyal serendah -112,8 dBm tanpa amplifikasi éléktronik. Sensitivitas ultra-luhur ieu ngajantenkeun idéal pikeun aplikasi sapertos komunikasi luar angkasa anu jero.

Fotonik gelombang mikropamrosésan sinyal
Fotonik gelombang mikro kuantum ogé nerapkeun fungsi pamrosésan sinyal bandwidth tinggi sapertos pergeseran fase sareng panyaringan. Ku ngagunakeun unsur optik dispersif sareng nyaluyukeun panjang gelombang cahaya, para panaliti nunjukkeun kanyataan yén fase RF ngageser dugi ka 8 GHz bandwidth panyaringan RF dugi ka 8 GHz. Anu penting, fitur-fitur ieu sadayana kahontal nganggo éléktronika 3 GHz, anu nunjukkeun yén kinerja ngaleuwihan wates bandwidth tradisional.

Pemetaan frékuénsi ka waktu non-lokal
Salah sahiji kamampuan anu pikaresepeun anu disababkeun ku pajeulitna kuantum nyaéta pemetaan frékuénsi non-lokal kana waktos. Téhnik ieu tiasa memetakan spéktrum sumber foton tunggal anu dipompa gelombang kontinyu kana domain waktos di lokasi anu jauh. Sistem ieu nganggo pasangan foton anu pajeulit dimana hiji sinar ngaliwat saringan spéktral sareng anu sanésna ngaliwat unsur dispersif. Kusabab gumantungna frékuénsi foton anu pajeulit, mode panyaringan spéktral dipetakan non-lokal kana domain waktos.
Gambar 1 ngagambarkeun konsép ieu:

Métode ieu tiasa ngahontal pangukuran spéktral anu fléksibel tanpa kedah ngamanipulasi sumber cahaya anu diukur sacara langsung.

Panginderaan anu dikomprés
Kuantumoptik gelombang mikrotéknologi ogé nyayogikeun metode anyar pikeun sensing anu dikomprés tina sinyal broadband. Ngagunakeun randomness anu aya dina deteksi kuantum, para panaliti parantos nunjukkeun sistem sensing kuantum anu dikomprés anu sanggup mulangkeunRF 10 GHzspéktra. Sistem ieu ngamodulasi sinyal RF kana kaayaan polarisasi foton koheren. Deteksi foton tunggal teras nyayogikeun matriks pangukuran acak alami pikeun panginderaan anu dikomprés. Ku cara kieu, sinyal broadband tiasa dibalikeun deui dina laju sampling Yarnyquist.

Distribusi konci kuantum
Salian ti ningkatkeun aplikasi fotonik gelombang mikro tradisional, téknologi kuantum ogé tiasa ningkatkeun sistem komunikasi kuantum sapertos distribusi konci kuantum (QKD). Para panaliti nunjukkeun distribusi konci kuantum multipleks subcarrier (SCM-QKD) ku cara ngamultiplekskeun subcarrier foton gelombang mikro kana sistem distribusi konci kuantum (QKD). Ieu ngamungkinkeun sababaraha konci kuantum mandiri dikirimkeun ngaliwatan hiji panjang gelombang cahaya, sahingga ningkatkeun efisiensi spéktral.
Gambar 2 nunjukkeun konsép sareng hasil ékspérimén tina sistem SCM-QKD dual-carrier:

Sanaos téknologi fotonik gelombang mikro kuantum ngajangjikeun, masih aya sababaraha tantangan:
1. Kamampuh real-time kawates: Sistem ayeuna meryogikeun seueur waktos akumulasi pikeun ngawangun deui sinyal.
2. Kasusah dina nanganan sinyal burst/single: Sifat statistik tina rekonstruksi ngawatesan penerapanana kana sinyal anu henteu ngulang.
3. Konvérsi kana bentuk gelombang mikro anu nyata: Léngkah-léngkah tambahan diperyogikeun pikeun ngarobah histogram anu diwangun deui kana bentuk gelombang anu tiasa dianggo.
4. Ciri-ciri alat: Diperlukeun ulikan salajengna ngeunaan paripolah alat fotonik kuantum sareng gelombang mikro dina sistem gabungan.
5. Integrasi: Kaseueuran sistem ayeuna nganggo komponén diskrit anu ageung.

Pikeun ngungkulan tantangan ieu sareng ngamajukeun widang ieu, sababaraha arah panalungtikan anu ngajangjikeun nuju muncul:
1. Ngembangkeun metode anyar pikeun pamrosésan sinyal real-time sareng deteksi tunggal.
2. Jajagi aplikasi anyar anu ngamangpaatkeun sensitivitas anu luhur, sapertos pangukuran mikrosfir cair.
3. Ngudag realisasi foton sareng éléktron anu terintegrasi pikeun ngirangan ukuran sareng kompleksitas.
4. Titénan interaksi cahaya-materi anu ningkat dina sirkuit fotonik gelombang mikro kuantum anu terintegrasi.
5. Gabungkeun téknologi foton gelombang mikro kuantum sareng téknologi kuantum anu sanésna.