Քվանտային միկրոալիքային ֆոտոնիկայի տեխնոլոգիայի կիրառումը

Քվանտային կիրառությունմիկրոալիքային ֆոտոնիկայի տեխնոլոգիա

Թույլ ազդանշանի հայտնաբերում
Քվանտային միկրոալիքային ֆոտոնիկայի տեխնոլոգիայի ամենախոստումնալից կիրառություններից մեկը չափազանց թույլ միկրոալիքային/RF ազդանշանների հայտնաբերումն է: Մեկ ֆոտոնային հայտնաբերման միջոցով այս համակարգերը շատ ավելի զգայուն են, քան ավանդական մեթոդները: Օրինակ, հետազոտողները ցուցադրել են քվանտային միկրոալիքային ֆոտոնիկայի համակարգ, որը կարող է հայտնաբերել մինչև -112.8 դԲմ ցածր ազդանշաններ՝ առանց որևէ էլեկտրոնային ուժեղացման: Այս գերբարձր զգայունությունը այն դարձնում է իդեալական այնպիսի կիրառությունների համար, ինչպիսիք են խորը տիեզերական հաղորդակցությունները:

Միկրոալիքային ֆոտոնիկաազդանշանի մշակում
Քվանտային միկրոալիքային ֆոտոնիկան նաև իրականացնում է բարձր թողունակությամբ ազդանշանների մշակման գործառույթներ, ինչպիսիք են փուլային տեղաշարժը և ֆիլտրացումը: Ցրող օպտիկական տարր օգտագործելով և լույսի ալիքի երկարությունը կարգավորելով՝ հետազոտողները ցույց տվեցին այն փաստը, որ ՌՖ փուլային տեղաշարժը մինչև 8 ԳՀց է, ՌՖ ֆիլտրելով մինչև 8 ԳՀց հաճախականությունների թողունակությունը: Կարևոր է, որ այս բոլոր հատկանիշները ձեռք են բերվում 3 ԳՀց էլեկտրոնիկայի միջոցով, ինչը ցույց է տալիս, որ կատարողականությունը գերազանցում է ավանդական թողունակության սահմանները:

Ոչ տեղական հաճախականության և ժամանակի քարտեզագրում
Քվանտային խճճվածքի շնորհիվ առաջացած հետաքրքիր հնարավորություններից մեկը ոչ տեղային հաճախականության ժամանակի հետ կապելն է: Այս տեխնիկան կարող է անընդհատ ալիքային պոմպով աշխատող մեկ ֆոտոնային աղբյուրի սպեկտրը կապել հեռավոր վայրում գտնվող ժամանակային տիրույթի հետ: Համակարգն օգտագործում է խճճված ֆոտոնային զույգեր, որոնցում մեկ փունջն անցնում է սպեկտրալ ֆիլտրի, իսկ մյուսը՝ ցրող տարրի միջով: Խճճված ֆոտոնների հաճախականությունից կախվածության պատճառով սպեկտրալ ֆիլտրացման ռեժիմը ոչ տեղային կերպով կապվում է ժամանակային տիրույթի հետ:
Նկար 1-ը պատկերում է այս հայեցակարգը.

Այս մեթոդը կարող է հասնել ճկուն սպեկտրալ չափման՝ առանց չափվող լույսի աղբյուրը ուղղակիորեն մանիպուլյացիայի ենթարկելու։

Սեղմված զգայունություն
Քվանտայինմիկրոալիքային օպտիկականտեխնոլոգիան նաև լայնաշերտ ազդանշանների սեղմված զգայունացման նոր մեթոդ է ապահովում: Օգտագործելով քվանտային հայտնաբերմանը բնորոշ պատահականությունը, հետազոտողները ցուցադրել են քվանտային սեղմված զգայունացման համակարգ, որը կարող է վերականգնել10 ԳՀց հաճախականությամբ ռադիոհաճախականությունսպեկտրներ։ Համակարգը մոդուլացնում է RF ազդանշանը՝ համապատասխանեցնելով այն կոհերենտ ֆոտոնի բևեռացման վիճակին։ Միաֆոտոնային հայտնաբերումն այնուհետև ապահովում է բնական պատահական չափման մատրից՝ սեղմված զգայունակության համար։ Այս կերպ, լայնաշերտ ազդանշանը կարող է վերականգնվել Յարնիկվիստի նմուշառման հաճախականությամբ։

Քվանտային բանալիների բաշխում
Բացի ավանդական միկրոալիքային ֆոտոնային կիրառությունների կատարելագործումից, քվանտային տեխնոլոգիան կարող է նաև բարելավել քվանտային հաղորդակցման համակարգերը, ինչպիսին է քվանտային բանալիների բաշխումը (ՔԲԲ): Հետազոտողները ցույց են տվել ենթակրիչների մուլտիպլեքսային քվանտային բանալիների բաշխումը (SCM-QKD)՝ միկրոալիքային ֆոտոնների ենթակրիչները մուլտիպլեքսավորելով քվանտային բանալիների բաշխման (ՔԲԲ) համակարգի վրա: Սա թույլ է տալիս մի քանի անկախ քվանտային բանալիներ փոխանցել լույսի մեկ ալիքի երկարությամբ, այդպիսով բարձրացնելով սպեկտրալ արդյունավետությունը:
Նկար 2-ը ցույց է տալիս երկակի կրիչով SCM-QKD համակարգի կոնցեպցիան և փորձարարական արդյունքները։

Չնայած քվանտային միկրոալիքային ֆոտոնիկայի տեխնոլոգիան խոստումնալից է, դեռևս կան որոշ մարտահրավերներ.
1. Սահմանափակ իրական ժամանակի հնարավորություններ. Ներկայիս համակարգը պահանջում է շատ կուտակման ժամանակ՝ ազդանշանը վերակառուցելու համար։
2. Պայթյունի/միակ ազդանշանների հետ գործ ունենալու դժվարություն. Վերակառուցման վիճակագրական բնույթը սահմանափակում է դրա կիրառելիությունը չկրկնվող ազդանշանների համար։
3. Փոխակերպել իրական միկրոալիքային ալիքային ձևի. Վերակառուցված հիստոգրամը օգտագործելի ալիքային ձևի փոխակերպելու համար անհրաժեշտ են լրացուցիչ քայլեր:
4. Սարքի բնութագրերը. Անհրաժեշտ է քվանտային և միկրոալիքային ֆոտոնային սարքերի վարքագծի հետագա ուսումնասիրություն համակցված համակարգերում:
5. Ինտեգրացիա. Այսօր համակարգերի մեծ մասն օգտագործում է ծավալուն դիսկրետ բաղադրիչներ։

Այս մարտահրավերները լուծելու և ոլորտը զարգացնելու համար ի հայտ են գալիս մի շարք խոստումնալից հետազոտական ​​ուղղություններ.
1. Մշակել իրական ժամանակում ազդանշանների մշակման և մեկ հայտնաբերման նոր մեթոդներ։
2. Ուսումնասիրել բարձր զգայունություն օգտագործող նոր կիրառություններ, ինչպիսիք են հեղուկ միկրոսֆերաների չափումը:
3. Հետամուտ լինել ինտեգրված ֆոտոնների և էլեկտրոնների իրականացմանը՝ չափը և բարդությունը նվազեցնելու համար։
4. Ուսումնասիրել լույսի և նյութի ուժեղացված փոխազդեցությունը ինտեգրված քվանտային միկրոալիքային ֆոտոնային սխեմաներում։
5. Քվանտային միկրոալիքային ֆոտոնային տեխնոլոգիայի համատեղում այլ զարգացող քվանտային տեխնոլոգիաների հետ։