Tapassing fan kwantummikrogolf fotonika technology
Swakke sinjaaldeteksje
Ien fan 'e meast belofte tapassingen fan kwantummikrogolffotonikatechnology is it opspoaren fan ekstreem swakke mikrogolf-/RF-sinjalen. Troch gebrûk te meitsjen fan ienfotondeteksje binne dizze systemen folle gefoeliger as tradisjonele metoaden. Bygelyks hawwe de ûndersikers in kwantummikrogolffotonysk systeem oantoand dat sinjalen sa leech as -112,8 dBm kin opspoare sûnder elektroanyske fersterking. Dizze ultrahege gefoelichheid makket it ideaal foar tapassingen lykas kommunikaasje yn 'e djippe romte.
Mikrogolffotonikasinjaalferwurking
Kwantummikrogolffotonika ymplementearret ek sinjaalferwurkingsfunksjes mei hege bânbreedte lykas fazeferskowing en filterjen. Troch in dispersyf optysk elemint te brûken en de golflingte fan ljocht oan te passen, hawwe de ûndersikers oantoand dat RF-fazeferskowingen oant 8 GHz en RF-filterbânbreedten oant 8 GHz kinne foarkomme. Wichtich is dat dizze funksjes allegear berikt wurde mei 3 GHz-elektroanika, wat sjen lit dat de prestaasjes de tradisjonele bânbreedtegrinzen oertreffe.
Net-lokale frekwinsje-nei-tiid mapping
Ien nijsgjirrige mooglikheid dy't kwantumferstrengeling teweech brocht wurdt, is it yn kaart bringen fan net-lokale frekwinsje nei tiid. Dizze technyk kin it spektrum fan in trochgeande-welle pompte ien-fotonboarne yn kaart bringe nei in tiiddomein op in ôfstân lokaasje. It systeem brûkt ferstrikte fotonpearen wêrby't ien striel troch in spektraal filter giet en de oare troch in dispersyf elemint. Fanwegen de frekwinsjeôfhinklikens fan ferstrikte fotonen wurdt de spektrale filtermodus net-lokaal yn kaart brocht nei it tiiddomein.
Figuer 1 yllustrearret dit konsept:
Dizze metoade kin fleksibele spektrale mjitting berikke sûnder de mjitten ljochtboarne direkt te manipulearjen.
Komprimearre deteksje
Kwantummikrogolf optysketechnology biedt ek in nije metoade foar komprimearre deteksje fan breedbânsignalen. Mei help fan 'e willekeurichheid dy't ynherent is oan kwantumdeteksje, hawwe ûndersikers in kwantum komprimearre deteksjesysteem oantoand dat by steat is om te herstellen10 GHz RFspektra. It systeem modulearret it RF-sinjaal nei de polarisaasjetastân fan it koherinte foton. Deteksje fan ien foton leveret dan in natuerlike willekeurige mjitmatrix foar komprimearre deteksje. Op dizze manier kin it breedbânsinjaal weromset wurde mei de Yarnyquist-samplingfrekwinsje.
Kwantumkaaiferdieling
Neist it ferbetterjen fan tradisjonele mikrogolffotonyske tapassingen kin kwantumtechnology ek kwantumkommunikaasjesystemen ferbetterje lykas kwantumkaaiferdieling (QKD). De ûndersikers demonstrearren subdrager multiplex kwantumkaaiferdieling (SCM-QKD) troch mikrogolffotonen subdragers te multiplexen op in kwantumkaaiferdieling (QKD) systeem. Dit makket it mooglik om meardere ûnôfhinklike kwantumkaaien oer ien golflingte fan ljocht oer te dragen, wêrtroch't de spektrale effisjinsje fergruttet wurdt.
Figuer 2 lit it konsept en de eksperimintele resultaten sjen fan it dual-carrier SCM-QKD-systeem:
Hoewol kwantummikrogolffotonika-technology beloftefol is, binne d'r noch wat útdagings:
1. Beheinde real-time mooglikheden: It hjoeddeiske systeem fereasket in soad opgarjingstiid om it sinjaal te rekonstruearjen.
2. Moeilijkheden mei it omgean mei burst-/ienkele sinjalen: De statistyske aard fan 'e rekonstruksje beheint de tapassing dêrfan op net-werhellende sinjalen.
3. Konvertearje nei in echte mikrogolffoarm: Ekstra stappen binne nedich om it rekonstruearre histogram te konvertearjen nei in brûkbere golffoarm.
4. Apparaatkarakteristiken: Fierdere stúdzje fan it gedrach fan kwantum- en mikrogolffotonyske apparaten yn kombineare systemen is nedich.
5. Yntegraasje: De measte systemen brûke hjoed de dei grutte aparte komponinten.
Om dizze útdagings oan te pakken en it fjild foarút te helpen, komme in oantal beloftefolle ûndersyksrjochtingen nei foaren:
1. Nije metoaden ûntwikkelje foar real-time sinjaalferwurking en ienkeldeteksje.
2. Undersykje nije tapassingen dy't hege gefoelichheid brûke, lykas mjitting fan floeibere mikrosfearen.
3. Stribbe nei de realisaasje fan yntegreare fotonen en elektroanen om grutte en kompleksiteit te ferminderjen.
4. Bestudearje de ferbettere ljocht-materie-ynteraksje yn yntegreare kwantummikrogolffotonyske circuits.
5. Kombinearje kwantummikrogolffotontechnology mei oare opkommende kwantumtechnologyen.
Pleatsingstiid: 2 septimber 2024