Applikazzjoni tat-teknoloġija tal-fotonika tal-microwave kwantistika

Applikazzjoni tal-kwantumteknoloġija fotonika tal-microwave

Sejbien ta' sinjal dgħajjef
Waħda mill-aktar applikazzjonijiet promettenti tat-teknoloġija fotonika tal-microwave quantum hija l-iskoperta ta' sinjali microwave/RF estremament dgħajfa. Bl-użu ta' skoperta ta' foton wieħed, dawn is-sistemi huma ferm aktar sensittivi mill-metodi tradizzjonali. Pereżempju, ir-riċerkaturi wrew sistema fotonika tal-microwave quantum li tista' tiskopri sinjali baxxi daqs -112.8 dBm mingħajr ebda amplifikazzjoni elettronika. Din is-sensittività ultra-għolja tagħmilha ideali għal applikazzjonijiet bħal komunikazzjonijiet fl-ispazju fond.

Fotonika tal-microwaveipproċessar tas-sinjali
Il-fotonika tal-microwave kwantistika timplimenta wkoll funzjonijiet ta' pproċessar ta' sinjali b'bandwidth għoli bħall-ispostament tal-fażi u l-iffiltrar. Bl-użu ta' element ottiku dispersiv u bl-aġġustament tat-tul tal-mewġa tad-dawl, ir-riċerkaturi wrew il-fatt li l-fażi RF tiċċaqlaq sa 8 GHz u RF tiffiltra bandwidths sa 8 GHz. Importanti, dawn il-karatteristiċi kollha jinkisbu bl-użu ta' elettronika ta' 3 GHz, li juri li l-prestazzjoni taqbeż il-limiti tradizzjonali tal-bandwidth.

Immappjar tal-frekwenza mhux lokali għall-ħin
Kapaċità interessanti waħda li tiġi mill-entanglement kwantiku hija l-immappjar tal-frekwenza mhux lokali mal-ħin. Din it-teknika tista' timmappa l-ispettru ta' sors ta' foton wieħed ippumpjat b'mewġa kontinwa għal dominju tal-ħin f'post remot. Is-sistema tuża pari ta' fotoni entangled fejn raġġ wieħed jgħaddi minn filtru spettrali u l-ieħor jgħaddi minn element dispersiv. Minħabba d-dipendenza tal-frekwenza tal-fotoni entangled, il-mod ta' filtrazzjoni spettrali huwa mmappjat mhux lokalment għad-dominju tal-ħin.
Il-Figura 1 turi dan il-kunċett:

Dan il-metodu jista' jikseb kejl spettrali flessibbli mingħajr ma jimmanipula direttament is-sors tad-dawl imkejjel.

Sensing ikkompressat
Kwantikumicrowave ottikuIt-teknoloġija tipprovdi wkoll metodu ġdid għas-sensing ikkompressat ta’ sinjali broadband. Bl-użu tal-każwalità inerenti fid-detezzjoni kwantistika, ir-riċerkaturi wrew sistema ta’ sensing ikkompressat kwantistiku kapaċi tirkupraRF ta' 10 GHzspettri. Is-sistema timmodula s-sinjal RF għall-istat ta' polarizzazzjoni tal-foton koerenti. L-iskoperta ta' foton wieħed imbagħad tipprovdi matriċi ta' kejl każwali naturali għal sensing ikkompressat. B'dan il-mod, is-sinjal broadband jista' jiġi restawrat bir-rata ta' kampjunar ta' Yarnyquist.

Distribuzzjoni taċ-ċwievet kwantistiċi
Minbarra li ttejjeb l-applikazzjonijiet fotoniċi tradizzjonali tal-microwave, it-teknoloġija kwantistika tista' wkoll ittejjeb is-sistemi ta' komunikazzjoni kwantistika bħad-distribuzzjoni kwantistika taċ-ċwievet (QKD). Ir-riċerkaturi wrew id-distribuzzjoni kwantistika taċ-ċwievet multiplex tas-subcarrier (SCM-QKD) billi multiplexjaw is-subcarrier tal-fotoni tal-microwave fuq sistema ta' distribuzzjoni kwantistika taċ-ċwievet (QKD). Dan jippermetti li jiġu trasmessi ċwievet kwantistiċi indipendenti multipli fuq wavelength wieħed tad-dawl, u b'hekk tiżdied l-effiċjenza spettrali.
Il-Figura 2 turi l-kunċett u r-riżultati sperimentali tas-sistema SCM-QKD b'trasportatur doppju:

Għalkemm it-teknoloġija tal-fotonika tal-microwave kwantistika hija promettenti, għad hemm xi sfidi:
1. Kapaċità limitata f'ħin reali: Is-sistema attwali teħtieġ ħafna ħin ta' akkumulazzjoni biex tirrikonstruxxi s-sinjal.
2. Diffikultà biex jiġu ttrattati sinjali ta' tifqigħ/singoli: In-natura statistika tar-rikostruzzjoni tillimita l-applikabbiltà tagħha għal sinjali mhux ripetittivi.
3. Ikkonverti għal forma ta' mewġa ta' microwave reali: Huma meħtieġa passi addizzjonali biex l-istogramma rikostruwita tiġi kkonvertita f'forma ta' mewġa użabbli.
4. Karatteristiċi tal-apparat: Huwa meħtieġ aktar studju tal-imġiba ta' apparati fotoniċi kwantistiċi u tal-microwave f'sistemi kkombinati.
5. Integrazzjoni: Il-biċċa l-kbira tas-sistemi llum jużaw komponenti diskreti goffi.

Biex jiġu indirizzati dawn l-isfidi u biex il-qasam javvanza, qed jitfaċċaw għadd ta’ direzzjonijiet ta’ riċerka promettenti:
1. Żvilupp ta' metodi ġodda għall-ipproċessar tas-sinjali f'ħin reali u d-detezzjoni waħda.
2. Esplora applikazzjonijiet ġodda li jużaw sensittività għolja, bħall-kejl tal-mikrosferi likwidi.
3. Segwi r-realizzazzjoni ta' fotoni u elettroni integrati biex tnaqqas id-daqs u l-kumplessità.
4. Studja l-interazzjoni mtejba bejn id-dawl u l-materja f'ċirkwiti fotoniċi integrati tal-microwave kwantiku.
5. Għaqqad it-teknoloġija tal-fotoni tal-microwave kwantistiċi ma' teknoloġiji kwantistiċi emerġenti oħra.