Прымяненне квантавагатэхналогія мікрахвалевай фатонікі
Выяўленне слабога сігналу
Адным з найбольш перспектыўных прымяненняў тэхналогіі квантавай мікрахвалевай фатонікі з'яўляецца выяўленне надзвычай слабых мікрахвалевых/радыечастотных сігналаў. Дзякуючы выкарыстанню выяўлення адзінкавых фатонаў гэтыя сістэмы значна больш адчувальныя, чым традыцыйныя метады. Напрыклад, даследчыкі прадэманстравалі квантавую мікрахвалевую фатонную сістэму, якая можа выяўляць сігналы да -112,8 дБм без якога-небудзь электроннага ўзмацнення. Гэтая звышвысокая адчувальнасць робіць яе ідэальнай для такіх прымяненняў, як сувязь у глыбокім космасе.
Мікрахвалевая фатонікаапрацоўка сігналаў
Квантавая мікрахвалевая фатоніка таксама рэалізуе функцыі апрацоўкі сігналаў з шырокай прапускной здольнасцю, такія як зрушэнне фазы і фільтрацыя. Выкарыстоўваючы дысперсійны аптычны элемент і рэгулюючы даўжыню хвалі святла, даследчыкі прадэманстравалі той факт, што радыёчастотны зрух фазы да 8 ГГц і радыёчастотная фільтрацыя да 8 ГГц. Важна адзначыць, што ўсе гэтыя функцыі дасягаюцца з выкарыстаннем электронікі з дыяпазонам 3 ГГц, што паказвае, што прадукцыйнасць перавышае традыцыйныя абмежаванні прапускной здольнасці.
Нелакальнае адлюстраванне частаты ў часе
Адной з цікавых магчымасцей, атрыманых дзякуючы квантавай заблытанасці, з'яўляецца адлюстраванне нелакальнай частаты ў часе. Гэты метад дазваляе адлюстраваць спектр аднафатоннай крыніцы з бесперапыннай накачкай у часавую вобласць у аддаленым месцы. Сістэма выкарыстоўвае заблытаныя пары фатонаў, у якіх адзін прамень праходзіць праз спектральны фільтр, а другі — праз дысперсійны элемент. З-за частатнай залежнасці заблытаных фатонаў, рэжым спектральнай фільтрацыі нелакальна адлюстраваны ў часавую вобласць.
Малюнак 1 ілюструе гэтую канцэпцыю:
Гэты метад дазваляе дасягнуць гнуткіх спектральных вымярэнняў без непасрэднага маніпулявання вымяранай крыніцай святла.
Сціснутае датчыка
Квантавымікрахвалевая аптычнаяТэхналогія таксама забяспечвае новы метад сціснутага датчыка шырокапалосных сігналаў. Выкарыстоўваючы выпадковасць, уласцівую квантаваму дэтэктаванню, даследчыкі прадэманстравалі квантавую сціснутую сістэму датчыкаў, здольную аднаўляць10 ГГц РЧспектры. Сістэма мадулюе радыёчастотны сігнал да стану палярызацыі кагерэнтнага фатона. Дэтэкцыя аднаго фатона затым забяспечвае натуральную выпадковую матрыцу вымярэнняў для сціснутага датчыка. Такім чынам, шырокапалосны сігнал можа быць адноўлены з частатой дыскрэтызацыі Ярніквіста.
Квантавае размеркаванне ключоў
Акрамя паляпшэння традыцыйных прыкладанняў мікрахвалевай фатонікі, квантавая тэхналогія можа таксама палепшыць квантавыя сістэмы сувязі, такія як квантавае размеркаванне ключоў (QKD). Даследчыкі прадэманстравалі мультыплекснае квантавае размеркаванне ключоў з падносьбітамі (SCM-QKD) шляхам мультыплексавання мікрахвалевых фатонаў і падносьбітаў на сістэму квантавага размеркавання ключоў (QKD). Гэта дазваляе перадаваць некалькі незалежных квантавых ключоў на адной даўжыні хвалі святла, тым самым павялічваючы спектральную эфектыўнасць.
На малюнку 2 паказаны канцэпцыя і эксперыментальныя вынікі двухносьбітнай сістэмы SCM-QKD:
Нягледзячы на перспектыўнасць квантавай мікрахвалевай фатонікі, усё яшчэ існуе шэраг праблем:
1. Абмежаваныя магчымасці працы ў рэжыме рэальнага часу: існуючая сістэма патрабуе шмат часу на назапашванне для рэканструкцыі сігналу.
2. Цяжкасці апрацоўкі пакетавых/адзінкавых сігналаў: статыстычны характар рэканструкцыі абмяжоўвае яе прымяненне да непаўторных сігналаў.
3. Пераўтварэнне ў рэальную мікрахвалевую форму хвалі: Для пераўтварэння рэканструяванай гістаграмы ў прыдатную для выкарыстання форму хвалі патрабуюцца дадатковыя крокі.
4. Характарыстыкі прылад: Неабходныя далейшыя даследаванні паводзін квантавых і мікрахвалевых фатонных прылад у камбінаваных сістэмах.
5. Інтэграцыя: У большасці сучасных сістэм выкарыстоўваюцца грувасткія дыскрэтныя кампаненты.
Каб вырашыць гэтыя праблемы і прасунуць гэтую галіну, з'яўляецца шэраг перспектыўных напрамкаў даследаванняў:
1. Распрацаваць новыя метады апрацоўкі сігналаў у рэжыме рэальнага часу і адзінкавага выяўлення.
2. Вывучыце новыя прымяненні, якія выкарыстоўваюць высокую адчувальнасць, такія як вымярэнне вадкіх мікрасфер.
3. Працягнуць рэалізацыю інтэграваных фатонаў і электронаў для памяншэння памеру і складанасці.
4. Вывучэнне ўзмоцненага ўзаемадзеяння святла з рэчывам у інтэграваных квантавых мікрахвалевых фатонных схемах.
5. Спалучыць квантавую мікрахвалевую фатонную тэхналогію з іншымі новымі квантавымі тэхналогіямі.
Час публікацыі: 02 верасня 2024 г.