Aplikasi QuantumTeknologi Fotonik Microwave
Deteksi sinyal yang lemah
Salah satu aplikasi teknologi fotonik microwave kuantum yang paling menjanjikan adalah deteksi sinyal microwave/RF yang sangat lemah. Dengan menggunakan deteksi foton tunggal, sistem ini jauh lebih sensitif daripada metode tradisional. Sebagai contoh, para peneliti telah menunjukkan sistem fotonik microwave kuantum yang dapat mendeteksi sinyal serendah -112,8 dBm tanpa amplifikasi elektronik. Sensitivitas yang sangat tinggi ini membuatnya ideal untuk aplikasi seperti komunikasi luar angkasa.
Microwave Photonicspemrosesan sinyal
Fotonik microwave kuantum juga mengimplementasikan fungsi pemrosesan sinyal bandwidth tinggi seperti pergeseran fase dan penyaringan. Dengan menggunakan elemen optik dispersif dan menyesuaikan panjang gelombang cahaya, para peneliti menunjukkan fakta bahwa fase RF bergeser hingga 8 GHz Bandwidth penyaringan RF hingga 8 GHz. Yang penting, semua fitur ini dicapai dengan menggunakan elektronik 3 GHz, yang menunjukkan bahwa kinerjanya melebihi batas bandwidth tradisional
Frekuensi non-lokal untuk pemetaan waktu
Salah satu kemampuan menarik yang disebabkan oleh keterjeratan kuantum adalah pemetaan frekuensi non-lokal ke waktu. Teknik ini dapat memetakan spektrum sumber foton tunggal yang dipompa gelombang kontinu ke domain waktu di lokasi yang jauh. Sistem menggunakan pasangan foton terjerat di mana satu balok melewati filter spektral dan yang lainnya melewati elemen dispersif. Karena ketergantungan frekuensi foton terjerat, mode penyaringan spektral dipetakan secara non-lokal ke domain waktu.
Gambar 1 menggambarkan konsep ini:
Metode ini dapat mencapai pengukuran spektral yang fleksibel tanpa secara langsung memanipulasi sumber cahaya yang diukur.
Penginderaan terkompresi
KuantumOptik microwaveTeknologi juga menyediakan metode baru untuk penginderaan terkompresi sinyal broadband. Menggunakan keacakan yang melekat dalam deteksi kuantum, para peneliti telah menunjukkan sistem penginderaan terkompresi kuantum yang mampu memulihkan10 GHz RFspektrum. Sistem memodulasi sinyal RF ke keadaan polarisasi foton yang koheren. Deteksi foton tunggal kemudian memberikan matriks pengukuran acak alami untuk penginderaan terkompresi. Dengan cara ini, sinyal broadband dapat dipulihkan pada laju pengambilan sampel Yarnyquist.
Distribusi kunci kuantum
Selain meningkatkan aplikasi fotonik microwave tradisional, teknologi kuantum juga dapat meningkatkan sistem komunikasi kuantum seperti distribusi kunci kuantum (QKD). Para peneliti menunjukkan distribusi kunci kuantum multiplex subcarrier (SCM-QKD) dengan multiplexing microwave fotons subcarrier ke sistem Distribusi Kunci Kuantum (QKD). Ini memungkinkan beberapa tombol kuantum independen ditransmisikan pada panjang gelombang tunggal cahaya, sehingga meningkatkan efisiensi spektral.
Gambar 2 menunjukkan konsep dan hasil eksperimen dari sistem SCM-QKD dual-carrier:
Meskipun teknologi fotonik microwave kuantum menjanjikan, masih ada beberapa tantangan:
1. Kemampuan real-time terbatas: Sistem saat ini membutuhkan banyak waktu akumulasi untuk merekonstruksi sinyal.
2. Kesulitan berurusan dengan sinyal burst/tunggal: Sifat statistik dari rekonstruksi membatasi penerapannya pada sinyal yang tidak dapat dikembalikan.
3. Konversi ke bentuk gelombang gelombang mikro nyata: Langkah -langkah tambahan diperlukan untuk mengubah histogram yang direkonstruksi menjadi bentuk gelombang yang dapat digunakan.
4. Karakteristik perangkat: Studi lebih lanjut tentang perilaku kuantum dan perangkat fotonik microwave dalam sistem gabungan diperlukan.
5. Integrasi: Sebagian besar sistem saat ini menggunakan komponen diskrit besar.
Untuk mengatasi tantangan ini dan memajukan lapangan, sejumlah arahan penelitian yang menjanjikan muncul:
1. Kembangkan metode baru untuk pemrosesan sinyal waktu nyata dan deteksi tunggal.
2. Jelajahi aplikasi baru yang memanfaatkan sensitivitas tinggi, seperti pengukuran mikrosfer cair.
3. Kejar realisasi foton dan elektron terintegrasi untuk mengurangi ukuran dan kompleksitas.
4. Pelajari interaksi materi cahaya yang ditingkatkan dalam sirkuit fotonik microwave kuantum terintegrasi.
5. Gabungkan teknologi foton microwave kuantum dengan teknologi kuantum yang muncul lainnya.
Waktu posting: Sep-02-2024