Kvantuma mikroonda optika teknologio

Kvantumomikroonda optikateknologio
Mikroonda optika teknologiofariĝis potenca kampo, kombinante la avantaĝojn de optika kaj mikroonda teknologio en signal-prilaborado, komunikado, sentado kaj aliaj aspektoj. Tamen, konvenciaj mikroondaj fotonaj sistemoj alfrontas kelkajn esencajn limigojn, precipe laŭ bendolarĝo kaj sentemo. Por venki ĉi tiujn defiojn, esploristoj komencas esplori kvantuman mikroondan fotonikon - ekscitan novan kampon, kiu kombinas la konceptojn de kvantuma teknologio kun mikroonda fotoniko.

Fundamentoj de kvantuma mikroonda optika teknologio
La kerno de kvantuma mikroonda optika teknologio estas anstataŭigi la tradician optikonfotodetektiloen lamikroonda fotona ligokun alt-sentema ununura fotona fotodetektilo. Tio permesas al la sistemo funkciigi sur ekstreme malaltaj optikaj potencniveloj, eĉ malsupren al la unu-fotona nivelo, dum ankaŭ eble pliigante bendolarĝon.
Tipaj kvantummikroondaj fotonsistemoj inkludas: 1. Unu-fotonaj fontoj (ekz., mildigitaj laseroj 2.Elektro-optika modulilopor kodi mikroondojn/RF-signalojn 3. Optika signal-prilabora komponanto4. Unuopaj fotondetektiloj (ekz. Superkonduktantaj nanodrataj detektiloj) 5. Elektronikaj aparatoj pri sola fotonkalkulado de tempodependaj (TCSPC)
Figuro 1 montras la komparon inter tradiciaj mikroondaj fotonaj ligoj kaj kvantumaj mikroondaj fotonaj ligoj:

La ŝlosila diferenco estas la uzo de ununuraj fotondetektiloj kaj TCSPC-moduloj anstataŭe de altrapidaj fotodiodoj. Ĉi tio ebligas la detekton de ekstreme malfortaj signaloj, dum espereble puŝas la bendolarĝon preter la limoj de tradiciaj fotodetektiloj.

Skemo pri detekto de ununura fotono
La ununura fotona detektoskemo estas gravega por kvantummikroondaj fotonsistemoj. La funkcia principo estas kiel sekvas: 1. La perioda ellasilsignalo sinkronigita kun la mezurita signalo estas sendita al la TCSPC-modulo. 2. La ununura foton-detektilo eligas serion da pulsoj, kiuj reprezentas la detektitajn fotonojn. 3. La TCSPC-modulo mezuras la tempodiferencon inter la ellasilsignalo kaj ĉiu detektita fotono. 4. Post pluraj ellasilbukloj, la detekta tempo histogramo estas establita. 5. La histogramo povas rekonstrui la ondformon de la origina signalo.Matematike, oni povas montri, ke la probablo de detekti fotonon en difinita tempo estas proporcia al la optika potenco en tiu tempo. Tial, la histogramo de la detektotempo povas precize reprezenti la ondformon de la mezurita signalo.

Ŝlosilaj avantaĝoj de kvantuma mikroonda optika teknologio
Kompare kun tradiciaj mikroondaj optikaj sistemoj, kvantuma mikroonda fotoniko havas plurajn ŝlosilajn avantaĝojn: 1. Ultra-alta sentemo: Detektas ekstreme malfortajn signalojn ĝis la ununura fotona nivelo. 2. Pliiĝo de larĝa bando: ne limigita de la larĝa bando de la fotodetektilo, nur tuŝita de la timiga tremo de la ununura foton-detektilo. 3. Plibonigita kontraŭ-enmiksiĝo: TCSPC-rekonstruo povas filtri signalojn, kiuj ne estas ŝlositaj al la ellasilo. 4. Pli malalta bruo: Evitu la bruon kaŭzitan de tradicia fotoelektra detekto kaj plifortigo.