Toepassing van kwantummikrogolf fotonika -tegnologie

Toepassing van kwantumMikrogolf fotonika -tegnologie

Swak seinopsporing
Een van die belowendste toepassings van kwantummikrogolffotonika -tegnologie is die opsporing van uiters swak mikrogolf-/RF -seine. Deur gebruik te maak van enkele fotonopsporing, is hierdie stelsels baie sensitiewer as tradisionele metodes. Die navorsers het byvoorbeeld 'n kwantum -mikrogolf -fotoniese stelsel getoon wat seine so laag as -112,8 dBm kan opspoor sonder enige elektroniese versterking. Hierdie ultra-hoë sensitiwiteit maak dit ideaal vir toepassings soos diepruimte.

Mikrogolf fotonikaseinverwerking
Kwantummikrogolffotonika implementeer ook hoë-bandwydte seinverwerkingsfunksies soos faseverskuiwing en filter. Deur 'n verspreidende optiese element te gebruik en die golflengte van lig aan te pas, het die navorsers die feit getoon dat RF -fase tot 8 GHz RF -filterbandwydtes tot 8 GHz verskuif. Wat belangrik is, is dat hierdie funksies almal bereik word met behulp van 3 GHz -elektronika, wat toon dat die uitvoering die tradisionele bandwydte -limiete oorskry

Nie-plaaslike frekwensie tot tydkartering
'N Interessante vermoë wat deur kwantumverstrengeling teweeggebring word, is die kartering van nie-plaaslike frekwensie tot tyd. Hierdie tegniek kan die spektrum van 'n deurlopende golf gepompte enkel-fotonbron op 'n tyddomein op 'n afgeleë plek karteer. Die stelsel gebruik verstrengelde fotonpare waarin die een balk deur 'n spektrale filter beweeg en die ander deur 'n verspreidende element gaan. As gevolg van die frekwensie-afhanklikheid van verstrengelde fotone, word die spektrale filtermodus nie-duidelik aan die tyddomein gekarteer.
Figuur 1 illustreer hierdie konsep:

Hierdie metode kan buigsame spektrale meting bewerkstellig sonder om die gemete ligbron direk te manipuleer.

Saamgeperste waarneming
Kwantummikrogolf optiesTegnologie bied ook 'n nuwe metode vir saamgeperste waarneming van breëbandseine. Met behulp van die ewekansigheid inherent aan kwantumopsporing, het navorsers 'n kwantum saamgeperste sensstelsel getoon wat kan herstel10 GHz RFspektra. Die stelsel moduleer die RF -sein na die polarisasietoestand van die samehangende foton. Enkel-foton-opsporing bied dan 'n natuurlike ewekansige meetmatriks vir saamgeperste waarneming. Op hierdie manier kan die breëbandsein herstel word by die Yarnyquist -monstertempo.

Kwantum sleutelverspreiding
Benewens die verbetering van tradisionele mikrogolffotoniese toepassings, kan kwantumtegnologie ook kwantumkommunikasiestelsels soos kwantumsleutelverspreiding (QKD) verbeter. Die navorsers het subdraer multiplex kwantum-sleutelverspreiding (SCM-QKD) getoon deur multiplexing mikrogolffotone-subdraer op 'n kwantum-sleutelverspreiding (QKD) -stelsel. Dit laat veelvuldige onafhanklike kwantumsleutels oor 'n enkele golflengte van lig oorgedra word, waardeur die spektrale doeltreffendheid verhoog word.
Figuur 2 toon die konsep en eksperimentele resultate van die dubbele draer SCM-QKD-stelsel:

Alhoewel kwantum -mikrogolf -fotonika -tegnologie belowend is, is daar steeds 'n paar uitdagings:
1. Beperkte real-time vermoë: die huidige stelsel benodig baie opeenhopingstyd om die sein te rekonstrueer.
2. Probleme met die hantering van bars/enkele seine: die statistiese aard van die rekonstruksie beperk die toepaslikheid daarvan op nie-herhaalde seine.
3. Skakel om na 'n regte mikrogolfgolfvorm: Bykomende stappe is nodig om die gerekonstrueerde histogram in 'n bruikbare golfvorm te omskep.
4. Apparaatkenmerke: Verdere studie van die gedrag van kwantum- en mikrogolf -fotoniese toestelle in gekombineerde stelsels is nodig.
5. Integrasie: Die meeste stelsels gebruik vandag groot diskrete komponente.

Om hierdie uitdagings die hoof te bied en die veld te bevorder, kom 'n aantal belowende navorsingsaanwysings na vore:
1. Ontwikkel nuwe metodes vir intydse seinverwerking en enkelopsporing.
2. Verken nuwe toepassings wat hoë sensitiwiteit gebruik, soos vloeibare mikrosfeermeting.
3. Volg die verwesenliking van geïntegreerde fotone en elektrone om die grootte en kompleksiteit te verminder.
4. Bestudeer die verbeterde lig-interaksie in geïntegreerde kwantum-mikrogolf-fotoniese stroombane.
5. Kombineer kwantummikrogolffoton -tegnologie met ander opkomende kwantumtegnologieë.