Anvendelse av kvantemikrobølgeovn fotonikkteknologi

Påføring av kvantumMikrobølgeovn Photonics Technology

Svak signaldeteksjon
En av de mest lovende anvendelsene av kvantemikrobølgeovn fotonikk -teknologi er deteksjonen av ekstremt svake mikrobølgeovn/RF -signaler. Ved å bruke enkeltfotondeteksjon er disse systemene langt mer følsomme enn tradisjonelle metoder. For eksempel har forskerne vist et kvantemikrobølgeovn fotonisk system som kan oppdage signaler så lave som -112,8 dBm uten noen elektronisk amplifisering. Denne ultrahøye følsomheten gjør den ideell for applikasjoner som kommunikasjon med dyp rom.

Mikrobølgeovn fotonikkSignalbehandling
Kvantemikrobølgeovn fotonikk implementerer også signalbehandlingsfunksjoner med høy båndbredde som faseforskyvning og filtrering. Ved å bruke et spredende optisk element og justere lysets bølgelengde, demonstrerte forskerne det faktum at RF -fase skifter opp til 8 GHz RF -filtrering av båndbredder opp til 8 GHz. Viktigere er at disse funksjonene alle oppnås ved bruk av 3 GHz elektronikk, som viser at ytelsen overstiger tradisjonelle båndbreddegrenser

Ikke-lokal frekvens til tidskartlegging
En interessant evne som er forårsaket av kvanteforvikling er kartleggingen av ikke-lokal frekvens til tiden. Denne teknikken kan kartlegge spekteret til en kontinuerlig bølgepumpet enkeltfotonkilde til et tidsdomene på et eksternt sted. Systemet bruker sammenfiltrede fotonpar der den ene bjelken passerer gjennom et spektralfilter og den andre passerer gjennom et spredende element. På grunn av frekvensavhengigheten av sammenfiltrede fotoner, blir den spektrale filtreringsmodus kartlagt ikke-lokalt til tidsdomenet.
Figur 1 illustrerer dette konseptet:

Denne metoden kan oppnå fleksibel spektral måling uten direkte å manipulere den målte lyskilden.

Komprimert sensing
Kvantummikrobølgeovn optiskTeknologi gir også en ny metode for komprimert sensing av bredbåndssignaler. Ved å bruke tilfeldigheten som ligger i kvantedeteksjon, har forskere vist et kvantekomprimert sensor -system som er i stand til å gjenopprette10 GHz RFspektra. Systemet modulerer RF -signalet til polariseringstilstanden til det koherente fotonet. Enkeltfotondeteksjon gir deretter en naturlig tilfeldig målematrise for komprimert sensing. På denne måten kan bredbåndssignalet gjenopprettes med prøvetakingshastigheten Yarnyquist.

Kvantumnøkkelfordeling
I tillegg til å forbedre tradisjonelle mikrobølgeovn -fotoniske applikasjoner, kan kvanteteknologi også forbedre kvantekommunikasjonssystemer som kvantumnøkkelfordeling (QKD). Forskerne demonstrerte subcarrier multiplex Quantum Key Distribution (SCM-QKD) ved å multiplexing mikrobølgeovn fotoner underbærer på et kvantetastdistribusjon (QKD) -system. Dette gjør at flere uavhengige kvantetaster kan overføres over en enkelt bølgelengde av lys, og øker dermed spektral effektivitet.
Figur 2 viser konseptet og eksperimentelle resultatene av SCM-QKD-systemet med dobbeltrekker:

Selv om kvantemikrobølgeovn fotonikk -teknologi er lovende, er det fortsatt noen utfordringer:
1. Begrenset sanntidsevne: Det nåværende systemet krever mye akkumuleringstid for å rekonstruere signalet.
2. Vanskeligheter med å håndtere burst/enkeltsignaler: rekonstruksjonens statistiske karakter begrenser anvendeligheten til ikke-gjentagende signaler.
3. Konverter til en ekte mikrobølgeovnbølgeform: Det kreves ytterligere trinn for å konvertere det rekonstruerte histogrammet til en brukbar bølgeform.
4. Enhetens egenskaper: Ytterligere studier av atferden til kvante- og mikrobølgeovn fotoniske enheter i kombinerte systemer er nødvendig.
5. Integrering: De fleste systemer bruker i dag klumpete diskrete komponenter.

For å møte disse utfordringene og fremme feltet, dukker det opp en rekke lovende forskningsretninger:
1. Utvikle nye metoder for sanntidssignalbehandling og enkeltdeteksjon.
2. Utforsk nye applikasjoner som bruker høy følsomhet, for eksempel måling av flytende mikrosfære.
3. Forfølg realiseringen av integrerte fotoner og elektroner for å redusere størrelse og kompleksitet.
4. Studer den forbedrede lys-materiens interaksjon i integrerte kvantemikrobølgeovn fotoniske kretsløp.
5. Kombiner kvantemikrobølgeovn fotonteknologi med andre nye kvanteteknologier.