Aplikasi teknologi fotonik gelombang mikro kuantum

Aplikasi kuantumteknologi fotonik gelombang mikro

Deteksi sinyal sing ringkih
Salah sawijining aplikasi teknologi fotonik gelombang mikro kuantum sing paling njanjeni yaiku deteksi sinyal gelombang mikro/RF sing ringkih banget. Kanthi nggunakake deteksi foton tunggal, sistem kasebut luwih sensitif tinimbang metode tradisional. Contone, para peneliti wis nduduhake sistem fotonik gelombang mikro kuantum sing bisa ndeteksi sinyal serendah -112,8 dBm tanpa amplifikasi elektronik. Sensitivitas ultra-dhuwur iki ndadekake sistem iki cocog kanggo aplikasi kayata komunikasi luar angkasa sing jero.

Fotonik gelombang mikropangolahan sinyal
Fotonik gelombang mikro kuantum uga ngetrapake fungsi pangolahan sinyal bandwidth dhuwur kayata pergeseran fase lan panyaringan. Kanthi nggunakake elemen optik dispersif lan nyetel dawa gelombang cahya, para peneliti nduduhake kasunyatan manawa fase RF nggeser nganti 8 GHz bandwidth panyaringan RF nganti 8 GHz. Sing penting, fitur kasebut kabeh digayuh nggunakake elektronik 3 GHz, sing nuduhake manawa kinerja ngluwihi watesan bandwidth tradisional.

Pemetaan frekuensi nonlokal menyang wektu
Salah sawijining kemampuan menarik sing ditimbulake dening keterikatan kuantum yaiku pemetaan frekuensi non-lokal menyang wektu. Teknik iki bisa memetakan spektrum sumber foton tunggal sing dipompa gelombang terus-terusan menyang domain wektu ing lokasi sing adoh. Sistem iki nggunakake pasangan foton sing keterikatan ing ngendi siji sinar ngliwati filter spektral lan liyane ngliwati unsur dispersif. Amarga katergantungan frekuensi foton sing keterikatan, mode penyaringan spektral dipetakan non-lokal menyang domain wektu.
Gambar 1 nggambarake konsep iki:

Cara iki bisa nggayuh pangukuran spektral sing fleksibel tanpa manipulasi langsung sumber cahya sing diukur.

Sensing sing dikompres
Kuantumoptik gelombang mikroteknologi uga nyedhiyakake metode anyar kanggo penginderaan sinyal broadband sing dikompres. Nggunakake keacakan sing ana ing deteksi kuantum, para peneliti wis nduduhake sistem penginderaan kuantum sing dikompres sing bisa mbalekakeRF 10 GHzspektrum. Sistem iki ngmodulasi sinyal RF menyang kahanan polarisasi foton koheren. Deteksi foton tunggal banjur nyedhiyakake matriks pangukuran acak alami kanggo penginderaan sing dikompres. Kanthi cara iki, sinyal broadband bisa dipulihake ing tingkat sampling Yarnyquist.

Distribusi kunci kuantum
Saliyané ningkatake aplikasi fotonik gelombang mikro tradisional, teknologi kuantum uga bisa ningkatake sistem komunikasi kuantum kaya ta distribusi kunci kuantum (QKD). Para peneliti nduduhake distribusi kunci kuantum multipleks subcarrier (SCM-QKD) kanthi multipleks subcarrier foton gelombang mikro menyang sistem distribusi kunci kuantum (QKD). Iki ngidini pirang-pirang kunci kuantum independen dikirim liwat dawa gelombang cahya tunggal, saengga nambah efisiensi spektral.
Gambar 2 nuduhake konsep lan asil eksperimen saka sistem SCM-QKD dual-carrier:

Senajan teknologi fotonik gelombang mikro kuantum iku janjeni, isih ana sawetara tantangan:
1. Kapabilitas wektu nyata winates: Sistem saiki mbutuhake akeh wektu akumulasi kanggo mbangun maneh sinyal kasebut.
2. Kesulitan nangani sinyal burst/siji: Sifat statistik saka rekonstruksi mbatesi penerapane kanggo sinyal sing ora bola-bali.
3. Owah dadi bentuk gelombang mikro nyata: Langkah-langkah tambahan dibutuhake kanggo ngowahi histogram sing direkonstruksi dadi bentuk gelombang sing bisa digunakake.
4. Karakteristik piranti: Diperlokake panliten luwih lanjut babagan prilaku piranti fotonik kuantum lan gelombang mikro ing sistem gabungan.
5. Integrasi: Umume sistem saiki nggunakake komponen diskrit sing gedhe.

Kanggo ngatasi tantangan kasebut lan ngembangake lapangan kasebut, sawetara arah riset sing janjeni muncul:
1. Ngembangake metode anyar kanggo pamrosesan sinyal wektu nyata lan deteksi tunggal.
2. Jelajahi aplikasi anyar sing nggunakake sensitivitas dhuwur, kayata pangukuran mikrosfer cair.
3. Ngupaya nggayuh realisasi foton lan elektron sing terintegrasi kanggo nyuda ukuran lan kerumitan.
4. Sinau interaksi cahya-materi sing ditingkatake ing sirkuit fotonik gelombang mikro kuantum terintegrasi.
5. Gabungke teknologi foton gelombang mikro kuantum karo teknologi kuantum liyane sing lagi muncul.