კვანტური მიკროტალღური ფოტონიკის ტექნოლოგიის გამოყენება

კვანტურის გამოყენებამიკროტალღური ფოტონიკის ტექნოლოგია

სუსტი სიგნალის გამოვლენა
კვანტური მიკროტალღური ფოტონიკის ტექნოლოგიის ერთ-ერთი ყველაზე პერსპექტიული გამოყენება არის უკიდურესად სუსტი მიკროტალღური/RF სიგნალების გამოვლენა. ერთი ფოტონის გამოვლენის გამოყენებით, ეს სისტემები ბევრად უფრო მგრძნობიარეა, ვიდრე ტრადიციული მეთოდები. მაგალითად, მკვლევარებმა აჩვენეს კვანტური მიკროტალღური ფოტონიკური სისტემა, რომელსაც შეუძლია -112,8 დბმ-მდე დაბალი სიგნალების ამოცნობა ყოველგვარი ელექტრონული გაძლიერების გარეშე. ეს ულტრა მაღალი მგრძნობელობა ხდის მას იდეალურ აპლიკაციებში, როგორიცაა ღრმა სივრცეში კომუნიკაციები.

მიკროტალღური ფოტონიკასიგნალის დამუშავება
კვანტური მიკროტალღური ფოტონიკა ასევე ახორციელებს მაღალი სიჩქარის სიგნალის დამუშავების ფუნქციებს, როგორიცაა ფაზის გადანაცვლება და ფილტრაცია. დისპერსიული ოპტიკური ელემენტის გამოყენებით და სინათლის ტალღის სიგრძის კორექტირებით, მკვლევარებმა აჩვენეს ის ფაქტი, რომ RF ფაზა ცვლის 8 გჰც-მდე RF ფილტრაციის სიჩქარეს 8 გჰც-მდე. მნიშვნელოვანია, რომ ყველა ეს ფუნქცია მიიღწევა 3 გჰც ელექტრონიკის გამოყენებით, რაც აჩვენებს, რომ შესრულება აღემატება გამტარუნარიანობის ტრადიციულ ლიმიტებს

არალოკალური სიხშირე დროის რუკებამდე
კვანტური ჩახლართულით გამოწვეული ერთ-ერთი საინტერესო შესაძლებლობა არის არალოკალური სიხშირის დროზე დახატვა. ამ ტექნიკას შეუძლია უწყვეტი ტალღის ამოტუმბული ერთფოტონიანი წყაროს სპექტრის ასახვა შორეულ ადგილას დროის დომენზე. სისტემა იყენებს ჩახლართული ფოტონების წყვილებს, რომლებშიც ერთი სხივი გადის სპექტრალურ ფილტრში, ხოლო მეორე გადის დისპერსიულ ელემენტს. ჩახლართული ფოტონების სიხშირეზე დამოკიდებულების გამო, სპექტრული ფილტრაციის რეჟიმი არა-ადგილობრივად აისახება დროის დომენზე.
სურათი 1 ასახავს ამ კონცეფციას:

ამ მეთოდს შეუძლია მიაღწიოს მოქნილ სპექტრულ გაზომვას გაზომილი სინათლის წყაროზე უშუალო მანიპულირების გარეშე.

შეკუმშული შეგრძნება
კვანტურიმიკროტალღური ოპტიკურიტექნოლოგია ასევე უზრუნველყოფს ახალ მეთოდს ფართოზოლოვანი სიგნალების შეკუმშული სენსორისთვის. კვანტური გამოვლენის თანდაყოლილი შემთხვევითობის გამოყენებით, მკვლევარებმა აჩვენეს კვანტური შეკუმშული სენსორული სისტემა, რომელსაც შეუძლია აღდგენა10 გჰც RFსპექტრები. სისტემა ახდენს RF სიგნალის მოდულირებას თანმიმდევრული ფოტონის პოლარიზაციის მდგომარეობამდე. შემდეგ ერთფოტონიანი გამოვლენა უზრუნველყოფს ბუნებრივი შემთხვევითი გაზომვის მატრიცას შეკუმშული ზონდისთვის. ამ გზით, ფართოზოლოვანი სიგნალი შეიძლება აღდგეს Yarnyquist-ის შერჩევის სიჩქარით.

კვანტური გასაღების განაწილება
ტრადიციული მიკროტალღური ფოტონიკური აპლიკაციების გაძლიერების გარდა, კვანტურ ტექნოლოგიას ასევე შეუძლია გააუმჯობესოს კვანტური საკომუნიკაციო სისტემები, როგორიცაა კვანტური გასაღების განაწილება (QKD). მკვლევარებმა აჩვენეს ქვემატარებლის მულტიპლექსური კვანტური გასაღების განაწილება (SCM-QKD) მიკროტალღური ფოტონების ქვემტარის მულტიპლექსირებით კვანტური გასაღების განაწილების სისტემაზე (QKD). ეს საშუალებას აძლევს მრავალი დამოუკიდებელი კვანტური კლავიშის გადაცემას სინათლის ერთი ტალღის სიგრძეზე, რითაც გაზრდის სპექტრულ ეფექტურობას.
სურათი 2 გვიჩვენებს ორმაგი გადამზიდავი SCM-QKD სისტემის კონცეფციას და ექსპერიმენტულ შედეგებს:

მიუხედავად იმისა, რომ კვანტური მიკროტალღური ფოტონიკის ტექნოლოგია პერსპექტიულია, ჯერ კიდევ არსებობს გარკვეული გამოწვევები:
1. შეზღუდული რეალურ დროში შესაძლებლობები: მიმდინარე სისტემა მოითხოვს დიდ დაგროვების დროს სიგნალის აღსადგენად.
2. ადიდებული/ერთჯერადი სიგნალებთან გამკლავების სირთულე: რეკონსტრუქციის სტატისტიკური ბუნება ზღუდავს მის გამოყენებას არაგანმეორებადი სიგნალების მიმართ.
3. კონვერტაცია რეალურ მიკროტალღურ ტალღურ ფორმაში: დამატებითი ნაბიჯებია საჭირო რეკონსტრუირებული ჰისტოგრამის გამოსაყენებელ ტალღად გადასაყვანად.
4. მოწყობილობის მახასიათებლები: საჭიროა კვანტური და მიკროტალღური ფოტონიკური მოწყობილობების ქცევის შემდგომი შესწავლა კომბინირებულ სისტემებში.
5. ინტეგრაცია: დღეს სისტემების უმეტესობა იყენებს მოცულობით დისკრეტულ კომპონენტებს.

ამ გამოწვევების გადასაჭრელად და დარგის წინსვლის მიზნით, ჩნდება მრავალი პერსპექტიული კვლევის მიმართულება:
1. შეიმუშავეთ ახალი მეთოდები რეალურ დროში სიგნალის დამუშავებისა და ერთჯერადი გამოვლენისთვის.
2. გამოიკვლიეთ ახალი პროგრამები, რომლებიც იყენებენ მაღალ მგრძნობელობას, როგორიცაა თხევადი მიკროსფეროს გაზომვა.
3. განაგრძეთ ინტეგრირებული ფოტონების და ელექტრონების რეალიზაცია ზომისა და სირთულის შესამცირებლად.
4. შეისწავლეთ სინათლისა და მატერიის გაძლიერებული ურთიერთქმედება ინტეგრირებულ კვანტურ მიკროტალღურ ფოტონიკურ წრეებში.
5. შეუთავსეთ კვანტური მიკროტალღური ფოტონის ტექნოლოგია სხვა განვითარებად კვანტურ ტექნოლოგიებთან.