Прилагане на квантовМикровълнова технология Photonics
Слаба откриване на сигнала
Едно от най -обещаващите приложения на квантовата микровълнова фотоника е откриването на изключително слаби микровълнови/RF сигнали. Използвайки еднократно откриване на фотони, тези системи са далеч по -чувствителни от традиционните методи. Например, изследователите са демонстрирали квантова микровълнова фотонна система, която може да открие сигнали до -112,8 dBm без електронно усилване. Тази ултра-висока чувствителност го прави идеален за приложения като Deep Space Communications.
Микровълнова фотоникаОбработка на сигнала
Квантовата микровълнова фотоника също така реализира функции за обработка на сигнал с висока лента, като фазово изместване и филтриране. Използвайки дисперсивен оптичен елемент и регулирайки дължината на вълната на светлината, изследователите демонстрират факта, че RF фазовата фаза се измества до 8 GHz RF филтриращи честотни ленти до 8 GHz. Важното е, че всички тези характеристики се постигат с помощта на 3 GHz електроника, което показва, че производителността надвишава традиционните ограничения на честотната лента
Не-местна честота към картографиране на времето
Една интересна способност, породена от квантовото заплитане, е картографирането на неместната честота към времето. Тази техника може да картографира спектъра на източник на еднофотон с непрекъсната вълна до времеви домейн на отдалечено място. Системата използва заплетени фотонови двойки, в които единият лъч преминава през спектрален филтър, а другият преминава през дисперсивен елемент. Поради честотната зависимост на заплетените фотони, режимът на спектрално филтриране е картографиран не-локално към времевата област.
Фигура 1 илюстрира тази концепция:
Този метод може да постигне гъвкаво спектрално измерване, без да се манипулира директно измерения източник на светлина.
Сгъстено усещане
КвантовМикровълнова оптичнаТехнологията също така предоставя нов метод за компресирано усещане на широколентови сигнали. Използвайки случайността, присъща на квантовото откриване, изследователите са демонстрирали квантова компресирана система за сензор, способна да се възстанови10 GHz RFспектри. Системата модулира RF сигнала към поляризационното състояние на кохерентния фотон. След това еднофотонното откриване осигурява естествена матрица за произволно измерване за компресирано сензор. По този начин широколентовият сигнал може да бъде възстановен със скоростта на вземане на проби Yarnyquist.
Квантово разпределение на ключовете
В допълнение към подобряване на традиционните микровълнови фотонни приложения, квантовата технология може също да подобри квантовите комуникационни системи като квантово разпределение на ключове (QKD). Изследователите демонстрираха подносец на мултиплексните квантово разпределение на ключове (SCM-QKD) чрез мултиплексиране на микровълнова фотони подносител върху система за разпределение на квантово ключове (QKD). Това позволява да се предават множество независими квантови клавиши върху една дължина на вълната на светлината, като по този начин се повишава спектралната ефективност.
Фигура 2 показва концепцията и експерименталните резултати от системата SCM-QKD с двоен носител:
Въпреки че Quantum Microwave Photonics Technology е обещаваща, все още има някои предизвикателства:
1. Ограничена способност в реално време: Настоящата система изисква много време за натрупване, за да реконструира сигнала.
2. Трудност при справяне с спукване/единични сигнали: Статистическият характер на реконструкцията ограничава приложимостта му към неподвижни сигнали.
3. Преобразуване в реална микровълнова форма на вълната: Необходими са допълнителни стъпки за преобразуване на реконструираната хистограма в използваема форма на вълната.
4. Характеристики на устройството: Необходимо е допълнително проучване на поведението на квантовите и микровълновите фотонни устройства в комбинирани системи.
5. Интеграция: Повечето системи днес използват обемни дискретни компоненти.
За да се справят с тези предизвикателства и да се развият полето, се появяват редица обещаващи изследователски указания:
1. Разработване на нови методи за обработка на сигнали в реално време и единично откриване.
2. Разгледайте нови приложения, които използват висока чувствителност, като измерване на течната микросфера.
3. Преследвайте реализацията на интегрирани фотони и електрони, за да намалите размера и сложността.
4. Проучете засиленото взаимодействие на светлината в интегрираните квантови микровълнови фотонни схеми.
5. Комбинирайте квантовата микровълнова фотонова технология с други нововъзникващи квантови технологии.
Време за публикация: SEP-02-2024