Teknoloġija ottika tal-majkrowejv kwantistiku

Quantummacrowave ottikuteknoloġija
Teknoloġija ottika tal-majkrowejvsar qasam qawwi, li jikkombina l-vantaġġi tat-teknoloġija ottika u tal-majkrowejv fl-ipproċessar tas-sinjali, il-komunikazzjoni, is-sensing u aspetti oħra. Madankollu, sistemi fotoniċi konvenzjonali tal-majkrowejv jiffaċċjaw xi limitazzjonijiet ewlenin, speċjalment f'termini ta 'bandwidth u sensittività. Biex jingħelbu dawn l-isfidi, ir-riċerkaturi qed jibdew jesploraw fotonika tal-majkrowejv kwantistiku - qasam ġdid eċċitanti li jgħaqqad il-kunċetti tat-teknoloġija kwantistika ma 'fotonika microwave.

Fundamentali tat-Teknoloġija Ottika tal-Microwave Quantum
Il-qalba tat-teknoloġija ottika tal-majkrowejv kwantistiku hija li tissostitwixxi l-ottiku tradizzjonaliPhotodetectorfil-Link tal-foton tal-majkrowejvbi fotodetettur ta 'fotoni singoli ta' sensittività għolja. Dan jippermetti li s-sistema topera f'livelli ta 'enerġija ottika estremament baxxi, anke' l isfel għal-livell ta 'foton wieħed, filwaqt li potenzjalment iżżid il-wisa' tal-frekwenza.
Sistemi tipiċi ta 'fotoni ta' microwave kwantistiċi jinkludu: 1. Sorsi ta 'fotoni singoli (eż. Lejżers attenwati 2.Modulatur elettro-ottikuGħal kodifikazzjoni ta 'sinjali ta' microwave / RF 3. Komponent tal-Ipproċessar tas-Sinjali Ottiċi4. Ditekters ta 'fotoni singoli (eż. Ditekters tan-nanowire superkonduttivi) 5. Apparat elettroniku li jgħodd fotoni wieħed (TCSPC) dipendenti fuq il-ħin (TCSPC)
Il-Figura 1 turi l-paragun bejn il-links tradizzjonali tal-fotoni tal-majkrowejv u l-links tal-fotoni tal-majkrowejv quantum:

Id-differenza ewlenija hija l-użu ta 'ditekters ta' fotoni singoli u moduli TCSPC minflok fotodjodi b'veloċità għolja. Dan jippermetti l-iskoperta ta 'sinjali estremament dgħajfa, filwaqt li wieħed jittama li jimbotta l-wisa' tal-frekwenza lil hinn mil-limiti ta 'fotodetetturi tradizzjonali.

Skema ta 'skoperta ta' fotoni singoli
L-iskema waħda ta 'skoperta ta' fotoni hija importanti ħafna għal sistemi ta 'fotoni ta' microwave kwantistika. Il-prinċipju tax-xogħol huwa kif ġej: 1. Is-sinjal tal-grillu perjodiku sinkronizzat mas-sinjal imkejjel jintbagħat lill-modulu TCSPC. 2. Id-ditekter wieħed tal-fotoni joħroġ serje ta 'impulsi li jirrappreżentaw il-fotoni misjuba. 3. Il-modulu TCSPC ikejjel id-differenza fil-ħin bejn is-sinjal tal-grillu u kull foton misjub. 4. Wara diversi linji ta 'attivazzjoni, l-istogramma tal-ħin ta' skoperta hija stabbilita. 5. L-istogramma tista 'tibni mill-ġdid il-forma tal-mewġ tas-sinjal oriġinali. Matematikament, jista' jintwera li l-probabbiltà li jinstabu foton f'ħin partikolari hija proporzjonali għall-qawwa ottika f'dak il-ħin. Għalhekk, l-istogramma tal-ħin ta 'skoperta tista' tirrappreżenta b'mod preċiż il-forma tal-mewġ tas-sinjal imkejjel.

Vantaġġi ewlenin tat-teknoloġija ottika tal-majkrowejv kwantistiku
Meta mqabbel mas-sistemi ottiċi tradizzjonali tal-majkrowejv, Quantum Microwave Photonics għandu bosta vantaġġi ewlenin: 1. Sensittività ultra-għolja: Jinduna sinjali estremament dgħajfa sal-livell tal-fotoni singoli. 2. Żieda fil-wisa 'tal-banda: Mhux limitata mill-wisa' tal-frekwenza tal-fotodetettur, affettwata biss mill-iskedar tal-iskedar tad-ditekter tal-fotoni singoli. 3 4. Ħoss aktar baxx: Evita l-istorbju kkawżat minn skoperta u amplifikazzjoni fotoelettrika tradizzjonali.