Paglalapat ng quantumteknolohiya ng microwave photonics
Mahinang signal detection
Isa sa mga pinaka-maaasahan na aplikasyon ng teknolohiyang quantum microwave photonics ay ang pagtuklas ng napakahinang microwave/RF signal. Sa pamamagitan ng paggamit ng solong photon detection, ang mga system na ito ay mas sensitibo kaysa sa mga tradisyonal na pamamaraan. Halimbawa, ang mga mananaliksik ay nagpakita ng isang quantum microwave photonic system na maaaring makakita ng mga signal na kasingbaba ng -112.8 dBm nang walang anumang electronic amplification. Ang napakataas na sensitivity na ito ay ginagawang perpekto para sa mga application tulad ng malalim na mga komunikasyon sa espasyo.
Microwave photonicspagpoproseso ng signal
Ang quantum microwave photonics ay nagpapatupad din ng high-bandwidth signal processing functions gaya ng phase shifting at filtering. Sa pamamagitan ng paggamit ng dispersive optical element at pagsasaayos ng wavelength ng liwanag, ipinakita ng mga mananaliksik ang katotohanan na ang RF phase ay nagbabago hanggang sa 8 GHz RF filtering bandwidths hanggang 8 GHz. Mahalaga, lahat ng mga feature na ito ay nakakamit gamit ang 3 GHz electronics, na nagpapakita na ang pagganap ay lumampas sa tradisyonal na mga limitasyon ng bandwidth
Hindi lokal na dalas sa pagmamapa ng oras
Ang isang kawili-wiling kakayahan na dulot ng quantum entanglement ay ang pagmamapa ng hindi lokal na dalas sa oras. Maaaring i-map ng diskarteng ito ang spectrum ng isang tuluy-tuloy na wave pumped single-photon source sa isang time domain sa isang malayong lokasyon. Gumagamit ang system ng gusot na mga pares ng photon kung saan ang isang sinag ay dumadaan sa isang parang multo na filter at ang isa ay dumadaan sa isang dispersive na elemento. Dahil sa frequency dependence ng entangled photon, ang spectral filtering mode ay namamapa nang hindi lokal sa time domain.
Ang Figure 1 ay naglalarawan ng konseptong ito:
Ang pamamaraang ito ay maaaring makamit ang nababaluktot na pagsukat ng parang multo nang hindi direktang minamanipula ang sinusukat na pinagmumulan ng liwanag.
Compressed sensing
Quantummicrowave opticalnagbibigay din ang teknolohiya ng bagong paraan para sa compressed sensing ng mga broadband signal. Gamit ang randomness na likas sa quantum detection, ipinakita ng mga mananaliksik ang isang quantum compressed sensing system na may kakayahang makabawi10 GHz RFspectra. Binabago ng system ang signal ng RF sa estado ng polariseysyon ng magkakaugnay na photon. Ang single-photon detection pagkatapos ay nagbibigay ng natural na random measurement matrix para sa compressed sensing. Sa ganitong paraan, maibabalik ang signal ng broadband sa Yarnyquist sampling rate.
Pamamahagi ng quantum key
Bilang karagdagan sa pagpapahusay ng tradisyonal na microwave photonic application, ang quantum technology ay maaari ding mapabuti ang quantum communication system gaya ng quantum key distribution (QKD). Ang mga mananaliksik ay nagpakita ng subcarrier multiplex quantum key distribution (SCM-QKD) sa pamamagitan ng multiplexing microwave photons subcarrier sa isang quantum key distribution (QKD) system. Nagbibigay-daan ito sa maramihang independiyenteng mga quantum key na maipadala sa isang solong wavelength ng liwanag, at sa gayon ay tumataas ang spectral na kahusayan.
Ipinapakita ng Figure 2 ang konsepto at mga eksperimentong resulta ng dual-carrier na SCM-QKD system:
Bagama't nangangako ang teknolohiya ng quantum microwave photonics, may ilang hamon pa rin:
1. Limitadong real-time na kakayahan: Ang kasalukuyang sistema ay nangangailangan ng maraming oras ng pag-iipon upang muling buuin ang signal.
2. Kahirapan sa pagharap sa mga pagsabog/iisang signal: Nililimitahan ng istatistikal na katangian ng muling pagtatayo ang pagiging angkop nito sa mga hindi umuulit na signal.
3. I-convert sa isang tunay na microwave waveform: Ang mga karagdagang hakbang ay kinakailangan upang ma-convert ang muling itinayong histogram sa isang magagamit na waveform.
4. Mga katangian ng device: Ang karagdagang pag-aaral ng pag-uugali ng quantum at microwave photonic device sa pinagsamang mga sistema ay kailangan.
5. Pagsasama-sama: Karamihan sa mga system ngayon ay gumagamit ng malalaking bahagi ng discrete.
Upang matugunan ang mga hamong ito at isulong ang larangan, umuusbong ang ilang magagandang direksyon sa pananaliksik:
1. Bumuo ng mga bagong pamamaraan para sa real-time na pagpoproseso ng signal at solong pagtuklas.
2. Mag-explore ng mga bagong application na gumagamit ng mataas na sensitivity, gaya ng pagsukat ng liquid microsphere.
3. Ituloy ang pagsasakatuparan ng pinagsamang mga photon at electron upang mabawasan ang laki at pagiging kumplikado.
4. Pag-aralan ang pinahusay na interaksyon ng light-matter sa integrated quantum microwave photonic circuits.
5. Pagsamahin ang quantum microwave photon technology sa iba pang mga umuusbong na quantum technologies.
Oras ng post: Set-02-2024