Примена на квантна микробранова фотонска технологија

Примена на квантнатамикробранова фотонична технологија

Детекција на слаб сигнал
Една од најперспективните примени на квантната микробранова фотонска технологија е детекцијата на екстремно слаби микробранови/RF сигнали. Со користење на детекција на еден фотон, овие системи се многу почувствителни од традиционалните методи. На пример, истражувачите демонстрираа квантен микробранов фотонски систем кој може да детектира сигнали до -112,8 dBm без никакво електронско засилување. Оваа ултра висока чувствителност го прави идеален за примени како што се комуникациите во длабоката вселена.

Микробранова фотоникаобработка на сигнали
Квантната микробранова фотоника, исто така, имплементира функции за обработка на сигнали со висок пропусен опсег, како што се фазно поместување и филтрирање. Со користење на дисперзивен оптички елемент и прилагодување на брановата должина на светлината, истражувачите го демонстрираа фактот дека RF фазните поместувања се до 8 GHz, филтрирајќи ги RF пропусните опсеги до 8 GHz. Важно е да се напомене дека сите овие карактеристики се постигнуваат со користење на електроника од 3 GHz, што покажува дека перформансите ги надминуваат традиционалните ограничувања на пропусниот опсег.

Нелокално мапирање на фреквенцијата во време
Една интересна можност што ја создава квантната заплетканост е мапирањето на нелокалната фреквенција во време. Оваа техника може да го мапира спектарот на извор од еден фотон со континуиран бран во временски домен на оддалечена локација. Системот користи заплеткани фотонски парови во кои едниот зрак поминува низ спектрален филтер, а другиот поминува низ дисперзивен елемент. Поради зависноста од фреквенцијата на заплетканите фотони, режимот на спектрално филтрирање е мапиран нелокално во временскиот домен.
Слика 1 го илустрира овој концепт:

Овој метод може да постигне флексибилно спектрално мерење без директно манипулирање со измерениот извор на светлина.

Компресирано сензорирање
Квантнамикробрановата оптикатехнологијата, исто така, обезбедува нов метод за компресирано мерење на широкопојасни сигнали. Користејќи ја случајноста својствена за квантната детекција, истражувачите демонстрираа квантен компресиран систем за мерење способен за обновување10 GHz RFспектри. Системот го модулира RF сигналот според состојбата на поларизација на кохерентниот фотон. Детекцијата на еден фотон потоа обезбедува природна матрица на случајно мерење за компресирано сензорирање. На овој начин, широкопојасниот сигнал може да се обнови со Јарниквистова брзина на семплирање.

Квантна распределба на клучеви
Покрај подобрувањето на традиционалните микробранови фотонски апликации, квантната технологија може да ги подобри и квантните комуникациски системи како што е квантната распределба на клучеви (QKD). Истражувачите демонстрираа мултиплекс квантна распределба на клучеви на подносач (SCM-QKD) со мултиплексирање на микробранови фотонски подносач на систем за квантна распределба на клучеви (QKD). Ова овозможува повеќе независни квантни клучеви да се пренесуваат преку една бранова должина на светлината, со што се зголемува спектралната ефикасност.
Слика 2 ги прикажува концептот и експерименталните резултати на SCM-QKD системот со двоен носач:

Иако технологијата на квантната микробранова фотоника е ветувачка, сè уште постојат некои предизвици:
1. Ограничени можности во реално време: На сегашниот систем му е потребно многу време за акумулација за реконструкција на сигналот.
2. Тешкотии при справување со сигнали од рафал/единечни сигнали: Статистичката природа на реконструкцијата ја ограничува нејзината применливост на сигнали што не се повторуваат.
3. Конвертирање во вистинска микробранова бранова форма: Потребни се дополнителни чекори за конвертирање на реконструираниот хистограм во употреблива бранова форма.
4. Карактеристики на уредот: Потребно е понатамошно проучување на однесувањето на квантните и микробрановите фотонски уреди во комбинирани системи.
5. Интеграција: Повеќето системи денес користат гломазни дискретни компоненти.

За да се справат со овие предизвици и да се унапреди полето, се појавуваат голем број ветувачки истражувачки насоки:
1. Развивање на нови методи за обработка на сигнали во реално време и единечна детекција.
2. Истражување на нови апликации што користат висока чувствителност, како што е мерењето на течни микросфери.
3. Продолжете со реализација на интегрирани фотони и електрони за да ја намалите големината и сложеноста.
4. Проучете ја подобрената интеракција светлина-материја во интегрирани квантни микробранови фотонски кола.
5. Комбинирање на квантната микробранова фотонска технологија со други нови квантни технологии.