Tapassing fan kwantummikrogolffotonikatechnology

Tapassing fan kwantummicrowave photonics technology

Swak sinjaal detection
Ien fan 'e meast kânsrike tapassingen fan kwantummikrogolffotonikatechnology is de deteksje fan ekstreem swakke mikrogolf- / RF-sinjalen. Troch it brûken fan ienfotondeteksje binne dizze systemen folle gefoeliger dan tradisjonele metoaden. De ûndersikers hawwe bygelyks in fotonysk kwantummikrogolfsysteem oantoand dat sinjalen sa leech as -112.8 dBm kin ûntdekke sûnder elektroanyske fersterking. Dizze ultra-hege gefoelichheid makket it ideaal foar applikaasjes lykas djippe romtekommunikaasje.

Mikrogolf fotonikasinjaal ferwurking
Quantum mikrogolffotonik 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 it feit oantoand dat RF-faze ferskowt oant 8 GHz RF-filterbânbreedte oant 8 GHz. Wichtich is dat dizze funksjes allegear wurde berikt mei 3 GHz-elektronika, wat lit sjen dat de prestaasjes de tradisjonele bânbreedtegrinzen binne

Non-lokale frekwinsje oan tiid mapping
Ien nijsgjirrige mooglikheid brocht troch kwantumferstriid is it yn kaart bringen fan net-lokale frekwinsje nei tiid. Dizze technyk kin it spektrum fan in trochgeande-wave pompte single-photon-boarne yn kaart bringe nei in tiiddomein op in ôfstân lokaasje. It systeem brûkt ferwûne fotonpearen wêrby't de iene beam troch in spektrale filter giet en de oare troch in dispersyf elemint. Troch de frekwinsjeôfhinklikens fan ferwûne 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 direkt de mjitten ljochtboarne te manipulearjen.

Komprimearre sensing
Quantummagnetron optysketechnology leveret ek in nije metoade foar komprimearre sensing fan breedbânsinjalen. Mei it brûken fan de willekeurich yn 'e kwantumdeteksje hawwe ûndersikers in kwantumkomprimearre sensorsysteem oantoand dat by steat is om te herstellen10 GHz RFspektra. It systeem moduleart it RF-sinjaal nei de polarisaasjestân fan it gearhingjende foton. Single-fotondeteksje leveret dan in natuerlike willekeurige mjitmatrix foar komprimearre sensing. Op dizze manier kin it breedbânsinjaal wurde hersteld by de Yarnyquist sampling rate.

Quantum kaai ferdieling
Neist it ferbetterjen fan tradisjonele fotonyske applikaasjes foar mikrogolf, kin kwantumtechnology ek kwantumkommunikaasjesystemen ferbetterje, lykas kwantumkaaiferdieling (QKD). De ûndersikers demonstrearre subcarrier multiplex quantum key distribution (SCM-QKD) troch multiplexing mikrogolf fotonen subcarrier op in quantum key distribúsje (QKD) systeem. Hjirmei kinne meardere ûnôfhinklike kwantumkaaien wurde oerdroegen oer in inkele golflingte fan ljocht, wêrtroch spektrale effisjinsje tanimme.
Ofbylding 2 toant it konsept en eksperimintele resultaten fan it dual-carrier SCM-QKD-systeem:

Hoewol kwantummikrogolffotonika technology is belofte, binne d'r noch wat útdagings:
1. Beheinde real-time kapasiteit: It hjoeddeiske systeem fereasket in protte accumulation tiid om it sinjaal te rekonstruearjen.
2. Swierrichheid omgean mei burst / inkele sinjalen: De statistyske aard fan de rekonstruksje limitearret syn tapasberens foar net-werheljende sinjalen.
3. Konvertearje nei in echte mikrogolffoarm: Oanfoljende stappen binne nedich om it rekonstruearre histogram te konvertearjen yn in brûkbere golffoarm.
4. Apparaat skaaimerken: Fierdere stúdzje fan it gedrach fan kwantum en mikrofoave fotonyske apparaten yn kombinearre systemen is nedich.
5. Yntegraasje: De measte systemen hjoed brûke volumineuze diskrete komponinten.

Om dizze útdagings oan te pakken en it fjild te befoarderjen, komme in oantal kânsrike ûndersyksrjochtings op:
1. Untwikkelje nije metoaden foar real-time sinjaal ferwurking en single detection.
2. Ferkenne nije applikaasjes dy't hege gefoelichheid brûke, lykas mjitting fan floeibere mikrosfear.
3. Folgje de realisaasje fan yntegreare fotonen en elektroanen om grutte en kompleksiteit te ferminderjen.
4. Studearje de ferbettere ljocht-materiële ynteraksje yn yntegreare quantum mikrogolf fotonyske circuits.
5. Kombinearje quantum microwave photon technology mei oare opkommende quantum technologyen.