Teknologi optik microwave kuantum

KuantumOptik microwaveteknologi
Teknologi optik microwavetelah menjadi bidang yang kuat, menggabungkan keunggulan teknologi optik dan gelombang mikro dalam pemrosesan sinyal, komunikasi, penginderaan dan aspek lainnya. Namun, sistem fotonik microwave konvensional menghadapi beberapa keterbatasan utama, terutama dalam hal bandwidth dan sensitivitas. Untuk mengatasi tantangan ini, para peneliti mulai mengeksplorasi fotonik microwave kuantum - bidang baru yang menarik yang menggabungkan konsep teknologi kuantum dengan fotonik gelombang mikro.

Dasar -dasar Teknologi Optik Microwave Quantum
Inti dari teknologi optik microwave kuantum adalah untuk menggantikan optik tradisionalPhotodetectordiMicrowave Photon Linkdengan photodetector foton tunggal sensitivitas tinggi. Ini memungkinkan sistem untuk beroperasi pada tingkat daya optik yang sangat rendah, bahkan turun ke tingkat foton tunggal, sementara juga berpotensi meningkatkan bandwidth.
Sistem foton microwave kuantum khas meliputi: 1. Sumber foton tunggal (misalnya, laser 2 yang dilemahkan.Modulator elektro-optikuntuk pengkodean sinyal microwave/RF 3. Komponen pemrosesan sinyal optik4. Detektor foton tunggal (misalnya detektor nanowire superkonduktor) 5. Perangkat elektronik penghitungan foton tunggal (TCSPC)
Gambar 1 menunjukkan perbandingan antara tautan foton microwave tradisional dan tautan foton microwave kuantum:

Perbedaan utama adalah penggunaan detektor foton tunggal dan modul TCSPC alih-alih fotodioda berkecepatan tinggi. Ini memungkinkan deteksi sinyal yang sangat lemah, sementara semoga mendorong bandwidth di luar batas fotodetektor tradisional.

Skema Deteksi Foton Tunggal
Skema deteksi foton tunggal sangat penting untuk sistem foton microwave kuantum. Prinsip kerja adalah sebagai berikut: 1. Sinyal pemicu periodik yang disinkronkan dengan sinyal yang diukur dikirim ke modul TCSPC. 2. Detektor foton tunggal menghasilkan serangkaian pulsa yang mewakili foton yang terdeteksi. 3. Modul TCSPC mengukur perbedaan waktu antara sinyal pemicu dan masing -masing foton yang terdeteksi. 4. Setelah beberapa loop pemicu, histogram waktu deteksi ditetapkan. 5. Histogram dapat merekonstruksi bentuk gelombang dari sinyal asli. Secara matematis, dapat ditunjukkan bahwa probabilitas mendeteksi foton pada waktu tertentu sebanding dengan daya optik pada waktu itu. Oleh karena itu, histogram waktu deteksi dapat secara akurat mewakili bentuk gelombang dari sinyal yang diukur.

Keuntungan utama dari teknologi optik microwave kuantum
Dibandingkan dengan sistem optik gelombang mikro tradisional, fotonik microwave kuantum memiliki beberapa keunggulan utama: 1. Sensitivitas ultra-tinggi: mendeteksi sinyal yang sangat lemah ke tingkat foton tunggal. 2. Peningkatan Bandwidth: Tidak dibatasi oleh bandwidth fotodetector, hanya dipengaruhi oleh jitter waktu dari detektor foton tunggal. 3. Peningkatan anti-interferensi: Rekonstruksi TCSPC dapat menyaring sinyal yang tidak terkunci pada pemicu. 4. Lower Noise: Hindari kebisingan yang disebabkan oleh deteksi fotolektrik tradisional dan amplifikasi.