Anvendelse af kvanteMikrobølgefotonik -teknologi
Svag signaldetektion
En af de mest lovende anvendelser af kvantemikrobølgeovns -fotonik -teknologi er påvisning af ekstremt svage mikrobølgeovn/RF -signaler. Ved at anvende enkeltfotondetektion er disse systemer langt mere følsomme end traditionelle metoder. For eksempel har forskerne demonstreret et kvantemikrobølgeovnisk system, der kan detektere signaler så lavt som -112,8 dBm uden nogen elektronisk amplifikation. Denne ultrahøj følsomhed gør den ideel til applikationer såsom dybt rumkommunikation.
MikrobølgefotonikSignalbehandling
Kvantemikrobølgefotonik implementerer også højbåndbredde-signalbehandlingsfunktioner såsom faseforskydning og filtrering. Ved at bruge et dispersivt optisk element og justere bølgelængden af lys demonstrerede forskerne, at RF -fasen skifter op til 8 GHz RF -filtreringsbåndbredder op til 8 GHz. Det er vigtigt, at disse funktioner alle opnås ved hjælp af 3 GHz elektronik, der viser, at ydelsen overstiger traditionelle båndbreddegrænser
Ikke-lokal frekvens til tidskortlægning
En interessant kapacitet, der er skabt af kvanteforvikling, er kortlægningen af ikke-lokal frekvens til tiden. Denne teknik kan kortlægge spektret af en kontinuerlig bølge pumpet enkeltfotonkilde til et tidsdomæne på et fjerntliggende sted. Systemet bruger sammenfiltrede fotonpar, hvor den ene stråle passerer gennem et spektralt filter, og det andet passerer gennem et spredende element. På grund af frekvensafhængigheden af sammenfiltrede fotoner kortlægges den spektrale filtreringstilstand ikke-lokalt til tidsdomænet.
Figur 1 illustrerer dette koncept:
Denne metode kan opnå fleksibel spektral måling uden direkte at manipulere den målte lyskilde.
Komprimeret sensing
QuantumOptisk mikrobølgeovnTeknologi giver også en ny metode til komprimeret sensing af bredbåndssignaler. Ved hjælp af tilfældigheden, der er forbundet med kvantetektion, har forskere demonstreret et kvantekomprimeret sensingsystem, der er i stand til at komme10 GHz RFspektre. Systemet modulerer RF -signalet til polarisationstilstanden for den sammenhængende foton. Enkeltfotondetektion tilvejebringer derefter en naturlig tilfældig målematrix til komprimeret sensing. På denne måde kan bredbåndssignalet gendannes ved Yarnyquist -samplinghastigheden.
Kvantetastfordeling
Ud over at forbedre traditionelle mikrobølgefotoniske applikationer kan kvanteteknologi også forbedre kvantekommunikationssystemer, såsom kvantetastfordeling (QKD). Forskerne demonstrerede Subcarrier Multiplex Quantum Key Distribution (SCM-QKD) ved multiplexing mikrobølgefotoner subcarrier på et kvantetastdistribution (QKD) system. Dette gør det muligt at overføres flere uafhængige kvantetaster over en enkelt bølgelængde af lys og derved øge den spektrale effektivitet.
Figur 2 viser konceptet og eksperimentelle resultater af det dobbelte-carrier SCM-QKD-system:
Selvom kvante mikrobølgefotonik -teknologi er lovende, er der stadig nogle udfordringer:
1. begrænset realtidskapacitet: Det nuværende system kræver en masse akkumuleringstid for at rekonstruere signalet.
2. Sværhedsgrad med at håndtere burst/enkelt signaler: Genopbygningen begrænser den statistiske karakter af genopbygningen dens anvendelighed til ikke-gentagende signaler.
3. Konverter til en reel mikrobølgebølgeform: Yderligere trin kræves for at konvertere det rekonstruerede histogram til en anvendelig bølgeform.
4. Enhedsegenskaber: Yderligere undersøgelse af opførsel af kvante- og mikrobølgefotoniske enheder i kombinerede systemer er nødvendig.
5. Integration: De fleste systemer i dag bruger voluminøse diskrete komponenter.
For at tackle disse udfordringer og fremme feltet dukker der op en række lovende forskningsretninger:
1. Udvikle nye metoder til realtidssignalbehandling og enkeltdetektion.
2. Udforsk nye applikationer, der bruger høj følsomhed, såsom måling af væskemikrosfæren.
3. Forfølg realiseringen af integrerede fotoner og elektroner for at reducere størrelse og kompleksitet.
4. Undersøg den forbedrede interaktion med lysstof i integrerede kvante mikrobølgefotoniske kredsløb.
5. Kombiner kvante mikrobølgefoton -teknologi med andre nye kvanteteknologier.
Posttid: SEP-02-2024