Kwantikumicrowave ottikuteknoloġija
Teknoloġija ottika tal-microwavesar qasam qawwi, li jgħaqqad il-vantaġġi tat-teknoloġija ottika u tal-microwave fl-ipproċessar tas-sinjali, il-komunikazzjoni, is-sensing u aspetti oħra. Madankollu, is-sistemi fotoniċi konvenzjonali tal-microwave jiffaċċjaw xi limitazzjonijiet ewlenin, speċjalment f'termini ta' bandwidth u sensittività. Biex jegħlbu dawn l-isfidi, ir-riċerkaturi qed jibdew jesploraw il-fotonika quantum microwave – qasam ġdid eċċitanti li jgħaqqad il-kunċetti tat-teknoloġija quantum mal-fotonika microwave.
Il-prinċipji fundamentali tat-teknoloġija ottika tal-microwave kwantistika
Il-qalba tat-teknoloġija ottika tal-microwave kwantistika hija li tissostitwixxi t-teknoloġija ottika tradizzjonalifotoditekterfil-rabta tal-foton tal-microwaveb'fotoditekter ta' foton wieħed b'sensittività għolja. Dan jippermetti lis-sistema topera f'livelli ta' qawwa ottika estremament baxxi, anke sal-livell ta' foton wieħed, filwaqt li potenzjalment iżżid ukoll il-bandwidth.
Sistemi tipiċi ta' fotoni microwave kwantistiċi jinkludu: 1. Sorsi ta' foton wieħed (eż., lejżers attenwati 2.Modulatur elettro-ottikugħall-kodifikazzjoni ta' sinjali tal-microwave/RF 3. Komponent tal-ipproċessar tas-sinjali ottiċi 4. Ditekters ta' fotoni singoli (eż. ditekters tan-nanowire superkonduttivi) 5. Apparati elettroniċi tal-Għadd ta' fotoni singoli dipendenti fuq il-ħin (TCSPC)
Il-Figura 1 turi t-tqabbil bejn il-konnessjonijiet tradizzjonali tal-fotoni tal-microwave u l-konnessjonijiet tal-fotoni tal-microwave kwantistiċi:
Id-differenza ewlenija hija l-użu ta' ditekters ta' foton wieħed u moduli TCSPC minflok fotodijodi b'veloċità għolja. Dan jippermetti l-iskoperta ta' sinjali estremament dgħajfa, filwaqt li nittamaw li l-bandwidth timbotta lil hinn mil-limiti tad-ditekters tradizzjonali.
Skema ta' skoperta ta' foton wieħed
L-iskema ta' skoperta ta' foton wieħed hija importanti ħafna għas-sistemi tal-fotoni tal-microwave kwantiku. Il-prinċipju tax-xogħol huwa kif ġej: 1. Is-sinjal perjodiku tat-trigger sinkronizzat mas-sinjal imkejjel jintbagħat lill-modulu TCSPC. 2. Id-ditekter ta' foton wieħed joħroġ serje ta' impulsi li jirrappreżentaw il-fotoni skoperti. 3. Il-modulu TCSPC ikejjel id-differenza fil-ħin bejn is-sinjal tat-trigger u kull foton skopert. 4. Wara diversi linji ta' trigger, tiġi stabbilita l-istogramma tal-ħin ta' skoperta. 5. L-istogramma tista' tirrikostitwixxi l-forma tal-mewġa tas-sinjal oriġinali. Matematikament, jista' jintwera li l-probabbiltà li jiġi skopert 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-mewġa tas-sinjal imkejjel.
Vantaġġi ewlenin tat-teknoloġija ottika tal-microwave kwantistika
Meta mqabbla mas-sistemi ottiċi tradizzjonali tal-microwave, il-fotonika quantum tal-microwave għandha diversi vantaġġi ewlenin: 1. Sensittività ultra-għolja: Tidentifika sinjali estremament dgħajfa sal-livell ta' foton wieħed. 2. Żieda fil-bandwidth: mhux limitata mill-bandwidth tal-fotoditekter, affettwata biss mill-jitter tat-tajming tad-ditekter ta' foton wieħed. 3. Anti-interferenza msaħħa: Ir-rikostruzzjoni tat-TCSPC tista' tiffiltra sinjali li mhumiex imsakkra mat-trigger. 4. Storbju aktar baxx: Evita l-istorbju kkawżat mid-detezzjoni u l-amplifikazzjoni fotoelettrika tradizzjonali.
Ħin tal-posta: 27 ta' Awwissu 2024