Apliko de kvantomikroonda fotonika teknologio
Malforta signaldetekto
Unu el la plej esperigaj aplikoj de kvantuma mikroonda fotonika teknologio estas la detekto de ekstreme malfortaj mikroondaj/RF-signaloj. Uzante unuopan fotonan detekton, ĉi tiuj sistemoj estas multe pli sentemaj ol tradiciaj metodoj. Ekzemple, la esploristoj montris kvantuman mikroondan fotonikan sistemon, kiu povas detekti signalojn eĉ nur -112.8 dBm sen ia ajn elektronika amplifikado. Ĉi tiu ultra-alta sentiveco igas ĝin ideala por aplikoj kiel ekzemple profundaj spacaj komunikadoj.
Mikroonda fotonikosignal-prilaborado
Kvantuma mikroonda fotoniko ankaŭ efektivigas alt-bendlarĝajn signal-prilaborajn funkciojn kiel fazoŝovado kaj filtrado. Uzante dispersan optikan elementon kaj adaptante la ondolongon de lumo, la esploristoj montris la fakton, ke RF-fazoŝovoj ĝis 8 GHz RF-filtrado de bendlarĝoj ĝis 8 GHz. Grave, ĉi tiuj funkcioj estas ĉiuj atingitaj uzante 3 GHz-elektronikon, kio montras, ke la rendimento superas tradiciajn bendlarĝajn limojn.
Neloka frekvenco al tempomapado
Unu interesa kapablo alportita de kvantuma interplektiĝo estas la mapado de neloka frekvenco al tempo. Ĉi tiu tekniko povas mapi la spektron de kontinu-onda pumpita unu-fotona fonto al tempa domajno ĉe fora loko. La sistemo uzas interplektitajn fotonparojn, en kiuj unu fasko pasas tra spektra filtrilo kaj la alia pasas tra dispersiva elemento. Pro la frekvenca dependeco de interplektitaj fotonoj, la spektra filtra reĝimo estas mapita neloke al la tempa domajno.
Figuro 1 ilustras ĉi tiun koncepton:
Ĉi tiu metodo povas atingi flekseblan spektran mezuradon sen rekte manipuli la mezuratan lumfonton.
Kunpremita sensado
Kvantumomikroonda optikateknologio ankaŭ provizas novan metodon por kunpremita sensado de larĝbendaj signaloj. Uzante la hazardon enecan en kvantuma detekto, esploristoj montris kvantumkunpremitan sensan sistemon kapablan reakiri10 GHz RFspektroj. La sistemo modulas la RF-signalon al la polariza stato de la kohera fotono. Unuopa-fotona detekto tiam provizas naturan hazardan mezurmatricon por kunpremita sensado. Tiel, la larĝbenda signalo povas esti restarigita ĉe la Yarnyquist-specimenfrekvenco.
Kvanta ŝlosildistribuo
Aldone al plibonigo de tradiciaj mikroondaj fotonikaj aplikoj, kvantuma teknologio ankaŭ povas plibonigi kvantumajn komunikajn sistemojn kiel ekzemple kvantuma ŝlosildistribuo (QKD). La esploristoj montris subportantan multipleksan kvantumŝlosildistribuon (SCM-QKD) per multipleksado de mikroondaj fotonaj subportantoj sur kvantumŝlosildistribuan (QKD) sistemon. Ĉi tio permesas la elsendon de pluraj sendependaj kvantumŝlosiloj super ununura ondolongo de lumo, tiel pliigante spektran efikecon.
Figuro 2 montras la koncepton kaj eksperimentajn rezultojn de la du-portanta SCM-QKD-sistemo:
Kvankam kvantummikroonda fotonika teknologio estas promesplena, ankoraŭ ekzistas kelkaj defioj:
1. Limigita realtempa kapablo: La nuna sistemo postulas multan akumulan tempon por rekonstrui la signalon.
2. Malfacileco trakti ekbrilajn/unuopajn signalojn: La statistika naturo de la rekonstruo limigas ĝian aplikeblecon al ne-ripetantaj signaloj.
3. Konverti al reala mikroonda ondformo: Pliaj paŝoj estas necesaj por konverti la rekonstruitan histogramon en uzeblan ondformon.
4. Aparataj karakterizaĵoj: Plua studo pri la konduto de kvantaj kaj mikroondaj fotonaj aparatoj en kombinitaj sistemoj estas necesa.
5. Integriĝo: Plej multaj sistemoj hodiaŭ uzas grandajn diskretajn komponantojn.
Por trakti ĉi tiujn defiojn kaj antaŭenigi la kampon, aperas kelkaj esperigaj esplordirektoj:
1. Evoluigi novajn metodojn por realtempa signalprilaborado kaj unuopa detekto.
2. Esploru novajn aplikojn, kiuj utiligas altan sentemon, kiel ekzemple mezuradon de likvaj mikrosferoj.
3. Daŭrigi la realigon de integraj fotonoj kaj elektronoj por redukti grandecon kaj kompleksecon.
4. Studi la plifortigitan lumo-materio-interagadon en integraj kvantummikroondaj fotonikaj cirkvitoj.
5. Kombini kvantum-mikroondan fotonan teknologion kun aliaj emerĝantaj kvantum-teknologioj.
Afiŝtempo: 2-a de septembro 2024