Примена на квантна технологија за фотоника на микробранови

Примена на квантнатаТехнологија на микробранова фотоника

Слабо откривање на сигналот
Една од најперспективните апликации на квантната технологија за микробранови фотоника е откривање на исклучително слаби сигнали на микробранови/RF. Со употреба на единечно откривање на фотони, овие системи се далеку почувствителни од традиционалните методи. На пример, истражувачите демонстрираа квантна микробранова фотонска систем што може да открие сигнали што е на -112,8 dBm без електронско засилување. Оваа ултра-висока чувствителност го прави идеален за апликации како што се длабоки вселенски комуникации.

Микробранова фотоникаобработка на сигнал
Квантна микробранова фотоника, исто така, имплементира функции за обработка на сигнал со висок опсег, како што се менување и филтрирање на фази. Со употреба на дисперзивен оптички елемент и прилагодување на брановата должина на светлината, истражувачите го демонстрираа фактот дека RF фазата се менува до 8 GHz RF -ширина на филтрирање на опсегот до 8 GHz. Уште поважно, овие карактеристики се постигнуваат со употреба на електроника од 3 GHz, што покажува дека перформансите ги надминуваат традиционалните ограничувања на опсегот на опсегот

Не-локална фреквенција на време мапирање
Една интересна способност предизвикана од квантното испреплетеност е мапирање на не-локална фреквенција на време. Оваа техника може да го мапира спектарот на еден пумпа со континуиран бран пумпа со еден фотон до 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 на фреквенцијата на заплетканите фотони, режимот на спектрално филтрирање е мапиран не-локално 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 сензори
Квантнамикробранова оптичкиТехнологијата исто така обезбедува нов метод за компресирано сензори на широкопојасни сигнали. Користејќи ја случајноста својствена за квантно откривање, истражувачите демонстрираа квантен компресиран сензор систем способен да се опорави10 GHz rfспектар. Системот го модулира сигналот RF во состојбата на поларизација на кохерентниот фотон. Откривање на едно-фотон, потоа обезбедува природна матрица за мерење на случајот за компресирано сензори. На овој начин, широкопојасниот сигнал може да се врати со стапката на земање мостри на Yarnyquist.

Дистрибуција на квантни клучеви
Покрај подобрувањето на традиционалните микробранови фотонски апликации, квантната технологија може да ги подобри и квантните системи за комуникација, како што е дистрибуцијата на квантни клучеви (QKD). Истражувачите демонстрираа дистрибуција на кватен клуч на под-кораер (SCM-QKD) со мултиплексирање на микробранови фотони под-носачи на систем за дистрибуција на квантни клучеви (QKD). Ова овозможува да се пренесат повеќе независни квантни клучеви преку една бранова должина на светлина, со што се зголемува спектралната ефикасност.
На Слика 2 се прикажани концептот и експерименталните резултати на системот со двојна носач SCM-QKD:

Иако технологијата на квантна микробранова фотоника е ветувачка, сè уште има некои предизвици:
1. Ограничена способност во реално време: Тековниот систем бара многу време на акумулација за да се реконструира сигналот.
2. Тешкотија во справувањето со пукнати/единечни сигнали: Статистичката природа на реконструкцијата ја ограничува нејзината применливост на сигнали што не се повторуваат.
3. Претворете во вистинска микробранова бранова форма: Потребни се дополнителни чекори за да се претвори реконструираната хистограм во употреблива бранова форма.
4.
5. Интеграција: Повеќето системи денес користат гломазни дискретни компоненти.

За да се решат овие предизвици и да се унапреди полето, се појавуваат голем број на ветувачки насоки за истражување:
1. Развијте нови методи за обработка на сигнали во реално време и единечно откривање.
2. Истражете нови апликации кои користат висока чувствителност, како што е мерење на течна микросфера.
3. Продолжете со реализација на интегрирани фотони и електрони за да ја намалат големината и сложеноста.
4. Проучете ја подобрената интеракција со светлина во интегрирани квантни микробранови фотонски кола.
5. Комбинирајте ја квантната микробранова фотонска технологија со други новите квантни технологии.