Кванттық микротолқынды фотоника технологиясын қолдану

Кванттық теорияның қолданылуымикротолқынды фотоника технологиясы

Әлсіз сигналды анықтау
Кванттық микротолқынды фотоника технологиясының ең перспективалы қолданылуларының бірі - өте әлсіз микротолқынды/ЖЖ сигналдарын анықтау. Бір фотонды анықтауды пайдалану арқылы бұл жүйелер дәстүрлі әдістерге қарағанда әлдеқайда сезімтал. Мысалы, зерттеушілер электрондық күшейтусіз -112,8 дБм дейінгі төмен сигналдарды анықтай алатын кванттық микротолқынды фотондық жүйені көрсетті. Бұл аса жоғары сезімталдық оны терең ғарыштық байланыс сияқты қолданбалар үшін өте қолайлы етеді.

Микротолқынды фотоникасигналды өңдеу
Кванттық микротолқынды фотоника сонымен қатар фазаны ауыстыру және сүзу сияқты жоғары өткізу қабілеттілігі бар сигналдарды өңдеу функцияларын жүзеге асырады. Дисперсиялық оптикалық элементті пайдалану және жарықтың толқын ұзындығын реттеу арқылы зерттеушілер РФ фазасының 8 ГГц-ке дейін 8 ГГц-ке дейін РФ сүзу өткізу қабілеттілігіне ауысатынын көрсетті. Маңыздысы, бұл мүмкіндіктердің барлығына 3 ГГц электрониканы қолдану арқылы қол жеткізіледі, бұл өнімділіктің дәстүрлі өткізу қабілеттілігінің шектеулерінен асып түсетінін көрсетеді.

Жергілікті емес жиілікті уақытқа сәйкестендіру
Кванттық шатасу арқылы туындайтын бір қызықты мүмкіндік - жергілікті емес жиілікті уақытқа бейнелеу. Бұл әдіс үздіксіз толқынмен айдалатын бір фотонды көздің спектрін алыс жердегі уақыт аймағына бейнелей алады. Жүйе шатасқан фотон жұптарын пайдаланады, онда бір сәуле спектрлік сүзгіден, ал екіншісі дисперсиялық элементтен өтеді. Шатасқан фотондардың жиілікке тәуелділігіне байланысты спектрлік сүзгілеу режимі уақыт аймағына жергілікті емес бейнеленеді.
1-суретте бұл тұжырымдама көрсетілген:

Бұл әдіс өлшенген жарық көзін тікелей өзгертпей, икемді спектрлік өлшеуге қол жеткізе алады.

Сығылған сенсор
Кванттықмикротолқынды оптикалықтехнология сонымен қатар кеңжолақты сигналдарды сығылған түрде анықтаудың жаңа әдісін ұсынады. Кванттық анықтауға тән кездейсоқтықты пайдалана отырып, зерттеушілер қалпына келтіруге қабілетті кванттық сығылған сенсорлық жүйені көрсетті.10 ГГц RFспектрлер. Жүйе РФ сигналын когерентті фотонның поляризация күйіне модуляциялайды. Содан кейін бір фотонды анықтау сығылған сенсор үшін табиғи кездейсоқ өлшеу матрицасын қамтамасыз етеді. Осылайша, кеңжолақты сигналды Ярниквист дискретизация жиілігінде қалпына келтіруге болады.

Кванттық кілттің таралуы
Дәстүрлі микротолқынды фотондық қолданбаларды жақсартумен қатар, кванттық технология кванттық кілтті тарату (QKD) сияқты кванттық байланыс жүйелерін де жақсарта алады. Зерттеушілер микротолқынды фотондардың қосалқы тасымалдаушысын кванттық кілтті тарату (QKD) жүйесіне мультиплекстеу арқылы қосалқы тасымалдаушы мультиплексті кванттық кілтті таратуды (SCM-QKD) көрсетті. Бұл бірнеше тәуелсіз кванттық кілттерді жарықтың бір толқын ұзындығы бойынша беруге мүмкіндік береді, осылайша спектрлік тиімділікті арттырады.
2-суретте қос тасымалдаушылы SCM-QKD жүйесінің тұжырымдамасы мен эксперименттік нәтижелері көрсетілген:

Кванттық микротолқынды фотоника технологиясы перспективалы болғанымен, әлі де кейбір қиындықтар бар:
1. Нақты уақыт режиміндегі шектеулі мүмкіндік: Ағымдағы жүйе сигналды қалпына келтіру үшін көп уақытты қажет етеді.
2. Жарылыс/жалғыз сигналдармен жұмыс істеудегі қиындықтар: Қайта құрудың статистикалық сипаты оның қайталанбайтын сигналдарға қолданылуын шектейді.
3. Нақты микротолқынды толқын формасына түрлендіру: Қайта құрылған гистограмманы пайдалануға болатын толқын формасына түрлендіру үшін қосымша қадамдар қажет.
4. Құрылғы сипаттамалары: Біріктірілген жүйелердегі кванттық және микротолқынды фотондық құрылғылардың әрекетін одан әрі зерттеу қажет.
5. Интеграция: Қазіргі кездегі жүйелердің көпшілігі көлемді дискретті компоненттерді пайдаланады.

Осы қиындықтарды шешу және саланы дамыту үшін бірқатар перспективалы зерттеу бағыттары пайда болуда:
1. Нақты уақыт режимінде сигналдарды өңдеу және бір реттік анықтаудың жаңа әдістерін әзірлеу.
2. Сұйық микросфераны өлшеу сияқты жоғары сезімталдықты пайдаланатын жаңа қолданбаларды зерттеңіз.
3. Өлшемі мен күрделілігін азайту үшін интегралды фотондар мен электрондарды жүзеге асыруды жалғастырыңыз.
4. Интеграцияланған кванттық микротолқынды фотондық тізбектердегі жарық-материя өзара әрекеттесуінің күшеюін зерттеңіз.
5. Кванттық микротолқынды фотон технологиясын басқа да жаңадан пайда болып жатқан кванттық технологиялармен біріктіріңіз.