Toepassing van kwantummagnetron fotonica -technologie
Zwakke signaaldetectie
Een van de meest veelbelovende toepassingen van Quantum Microwave Photonics Technology is de detectie van extreem zwakke magnetron/RF -signalen. Door gebruik te maken van enkele fotonendetectie, zijn deze systemen veel gevoeliger dan traditionele methoden. De onderzoekers hebben bijvoorbeeld een kwantummicrogolffotonisch systeem aangetoond dat signalen kan detecteren zo laag als -112,8 dbm zonder enige elektronische versterking. Deze ultrahoge gevoeligheid maakt het ideaal voor toepassingen zoals Deep Space Communications.
Magnetronfotonicasignaalverwerking
Quantum Microwave Photonics implementeert ook hoge-bandbreedte signaalverwerkingsfuncties zoals faseverschuiving en filteren. Door een dispersief optisch element te gebruiken en de golflengte van licht aan te passen, demonstreerden de onderzoekers het feit dat RF -fase maximaal 8 GHz RF -filterbandbreedtes tot 8 GHz verschuift. Belangrijk is dat deze functies allemaal worden bereikt met behulp van 3 GHz -elektronica, waaruit blijkt dat de prestaties de traditionele bandbreedtelimieten overschrijden
Niet-lokale frequentie naar tijd in kaart brengen
Een interessant vermogen dat wordt veroorzaakt door kwantumverstrengeling is het in kaart brengen van niet-lokale frequentie naar tijd. Deze techniek kan het spectrum van een continu-golfpomppompte single-Photon-bron toewijzen aan een tijddomein op een externe locatie. Het systeem maakt gebruik van versterkte fotonenparen waarin de ene straal door een spectraal filter gaat en de andere door een dispersief element gaat. Vanwege de frequentieafhankelijkheid van verwarde fotonen, wordt de spectrale filtermodus niet-lokaal toegewezen aan het tijddomein.
Figuur 1 illustreert dit concept:
Deze methode kan flexibele spectrale metingen bereiken zonder de gemeten lichtbron direct te manipuleren.
Gecomprimeerde detectie
Quantummagnetron optischTechnologie biedt ook een nieuwe methode voor gecomprimeerde detectie van breedbandsignalen. Met behulp van de willekeur die inherent is aan kwantumdetectie, hebben onderzoekers een kwantum gecomprimeerd detectiesysteem aangetoond dat kan herstellen10 GHz RFspectra. Het systeem moduleert het RF -signaal naar de polarisatietoestand van het coherente foton. Detectie van één foton biedt vervolgens een natuurlijke willekeurige meetmatrix voor gecomprimeerde detectie. Op deze manier kan het breedbandsignaal worden hersteld met de bemonsteringssnelheid van de Yarnyquist.
Kwantumsleutelverdeling
Naast het verbeteren van de traditionele fotonische toepassingen in de magnetron, kan kwantumtechnologie ook kwantumcommunicatiesystemen verbeteren, zoals Quantum Key Distribution (QKD). De onderzoekers demonstreerden subcarrier multiplex kwantumsleutelverdeling (SCM-QKD) door subcarrier van de microgolffotonen te multiplexen op een Quantum Key Distribution (QKD) -systeem. Hierdoor kunnen meerdere onafhankelijke kwantumtoetsen worden overgedragen over een enkele golflengte van licht, waardoor de spectrale efficiëntie wordt verhoogd.
Figuur 2 toont het concept en de experimentele resultaten van het SCM-QKD-systeem met dubbele-carrier:
Hoewel de Quantum Microwave Photonics -technologie veelbelovend is, zijn er nog enkele uitdagingen:
1. Beperkte realtime capaciteit: het huidige systeem vereist veel accumulatietijd om het signaal te reconstrueren.
2. Moeilijkheden om met burst/single signalen om te gaan: de statistische aard van de wederopbouw beperkt de toepasbaarheid ervan op niet-herhalingssignalen.
3. Converteer naar een echte magnetrongolfvorm: extra stappen zijn vereist om het gereconstrueerde histogram om te zetten in een bruikbare golfvorm.
4. Apparaatkenmerken: verdere studie van het gedrag van kwantum- en magnetronfotonische apparaten in gecombineerde systemen is nodig.
5. Integratie: de meeste systemen gebruiken tegenwoordig omvangrijke discrete componenten.
Om deze uitdagingen aan te gaan en het veld te bevorderen, zijn er een aantal veelbelovende onderzoeksrichtingen in opkomst:
1. Ontwikkel nieuwe methoden voor realtime signaalverwerking en enkele detectie.
2. Verken nieuwe toepassingen die gebruikmaken van een hoge gevoeligheid, zoals het meten van vloeibare microsfeer.
3. Voer de realisatie van geïntegreerde fotonen en elektronen na om de grootte en complexiteit te verminderen.
4. Bestudeer de verbeterde lichtstattere interactie in geïntegreerde kwantummicrogolf fotonische circuits.
5. Combineer kwantummicrogolf fotontechnologie met andere opkomende kwantumtechnologieën.
Posttijd: SEP-02-2024