Քվանտային միկրոալիքային ֆոտոնիկայի տեխնոլոգիայի կիրառում

Քվանտի կիրառումմիկրոալիքային ֆոտոնիկայի տեխնոլոգիա

Թույլ ազդանշանի հայտնաբերում
Քվանտային միկրոալիքային ֆոտոնիկայի տեխնոլոգիայի ամենախոստումնալից կիրառություններից մեկը չափազանց թույլ միկրոալիքային/RF ազդանշանների հայտնաբերումն է: Օգտագործելով մեկ ֆոտոնների հայտնաբերում, այս համակարգերը շատ ավելի զգայուն են, քան ավանդական մեթոդները: Օրինակ, հետազոտողները ցուցադրել են քվանտային միկրոալիքային ֆոտոնային համակարգ, որը կարող է հայտնաբերել մինչև -112,8 դԲմ ցածր ազդանշաններ՝ առանց որևէ էլեկտրոնային ուժեղացման: Այս գերբարձր զգայունությունը այն դարձնում է իդեալական այնպիսի ծրագրերի համար, ինչպիսիք են խորը տիեզերական հաղորդակցությունները:

Միկրոալիքային ֆոտոնիկաազդանշանի մշակում
Քվանտային միկրոալիքային ֆոտոնիկան իրականացնում է նաև ազդանշանի բարձր թողունակության մշակման գործառույթներ, ինչպիսիք են փուլերի տեղափոխումը և զտումը: Օգտագործելով ցրող օպտիկական տարր և կարգավորելով լույսի ալիքի երկարությունը՝ հետազոտողները ցույց տվեցին այն փաստը, որ ՌԴ փուլը տեղափոխում է մինչև 8 ԳՀց RF ֆիլտրման թողունակությունը մինչև 8 ԳՀց: Կարևորն այն է, որ այս հատկանիշները ձեռք են բերվում 3 ԳՀց էլեկտրոնիկայի միջոցով, ինչը ցույց է տալիս, որ կատարումը գերազանցում է ավանդական թողունակության սահմանները:

Ոչ տեղական հաճախականությունը ժամանակի քարտեզագրում
Քվանտային խճճվածության արդյունքում առաջացած հետաքրքիր կարողություններից մեկը ոչ տեղական հաճախականության քարտեզագրումն է ժամանակին: Այս տեխնիկան կարող է քարտեզագրել շարունակական ալիքի պոմպային մեկ ֆոտոն աղբյուրի սպեկտրը հեռավոր վայրում գտնվող ժամանակային տիրույթում: Համակարգն օգտագործում է խճճված ֆոտոնային զույգեր, որոնցում մի ճառագայթն անցնում է սպեկտրալ ֆիլտրով, իսկ մյուսը՝ ցրող տարրի միջով: Խճճված ֆոտոնների հաճախականությունից կախվածության պատճառով սպեկտրային ֆիլտրման ռեժիմը ոչ տեղական քարտեզագրվում է ժամանակի տիրույթին:
Նկար 1-ը ցույց է տալիս այս հայեցակարգը.

Այս մեթոդը կարող է հասնել ճկուն սպեկտրային չափումների՝ առանց ուղղակիորեն շահարկելու չափված լույսի աղբյուրը:

Սեղմված զգացողություն
Քվանտմիկրոալիքային օպտիկականտեխնոլոգիան նաև ապահովում է լայնաշերտ ազդանշանների սեղմված ընկալման նոր մեթոդ: Օգտագործելով քվանտային հայտնաբերմանը բնորոշ պատահականությունը՝ հետազոտողները ցույց են տվել քվանտային սեղմված զգայական համակարգ, որը կարող է վերականգնել10 ԳՀց ՌԴսպեկտրներ. Համակարգը մոդուլացնում է ՌԴ ազդանշանը համակցված ֆոտոնի բևեռացման վիճակին: Մեկ ֆոտոոնի հայտնաբերումն այնուհետև ապահովում է բնական պատահական չափման մատրիցա սեղմված զգայության համար: Այս կերպ լայնաշերտ ազդանշանը կարող է վերականգնվել Yarnyquist նմուշառման արագությամբ:

Քվանտային բանալիների բաշխում
Ի հավելումն ավանդական միկրոալիքային ֆոտոնիկ կիրառությունների բարելավմանը, քվանտային տեխնոլոգիան կարող է նաև բարելավել քվանտային հաղորդակցման համակարգերը, ինչպիսիք են քվանտային բանալիների բաշխումը (QKD): Հետազոտողները ցուցադրել են ենթակրիչի մուլտիպլեքսային քվանտային բանալիների բաշխումը (SCM-QKD)՝ միկրոալիքային ֆոտոնների ենթակրիչը մուլտիպլեքսավորելով քվանտային բանալիների բաշխման (QKD) համակարգի վրա: Սա թույլ է տալիս մի քանի անկախ քվանտային բանալիներ փոխանցել լույսի մեկ ալիքի երկարությամբ՝ դրանով իսկ բարձրացնելով սպեկտրային արդյունավետությունը:
Նկար 2-ը ցույց է տալիս երկակի կրիչի SCM-QKD համակարգի հայեցակարգը և փորձարարական արդյունքները.

Չնայած քվանտային միկրոալիքային ֆոտոնիկայի տեխնոլոգիան խոստումնալից է, այնուամենայնիվ կան որոշ մարտահրավերներ.
1. Սահմանափակ իրական ժամանակի հնարավորություն. Ընթացիկ համակարգը պահանջում է շատ կուտակման ժամանակ ազդանշանը վերակառուցելու համար:
2. Պայթեցման/մեկ ազդանշանների հետ աշխատելու դժվարություն. Վերակառուցման վիճակագրական բնույթը սահմանափակում է դրա կիրառելիությունը չկրկնվող ազդանշանների նկատմամբ:
3. Փոխակերպել իրական միկրոալիքային ալիքի ձևի. լրացուցիչ քայլեր են պահանջվում վերակառուցված հիստոգրամը օգտագործելի ալիքի ձևի վերածելու համար:
4. Սարքի բնութագրերը. Անհրաժեշտ է համակցված համակարգերում քվանտային և միկրոալիքային ֆոտոնային սարքերի վարքագծի հետագա ուսումնասիրություն:
5. Ինտեգրում. այսօր համակարգերի մեծ մասն օգտագործում է մեծածավալ դիսկրետ բաղադրիչներ:

Այս մարտահրավերներին դիմակայելու և ոլորտն առաջ մղելու համար ի հայտ են գալիս մի շարք խոստումնալից հետազոտական ​​ուղղություններ.
1. Մշակել նոր մեթոդներ իրական ժամանակում ազդանշանի մշակման և մեկ հայտնաբերման համար:
2. Բացահայտեք նոր հավելվածներ, որոնք օգտագործում են բարձր զգայունություն, ինչպիսիք են հեղուկ միկրոսֆերայի չափումը:
3. Հետամուտ լինել ինտեգրված ֆոտոնների և էլեկտրոնների իրականացմանը՝ չափը և բարդությունը նվազեցնելու համար:
4. Ուսումնասիրեք լույսի և նյութի ուժեղացված փոխազդեցությունը ինտեգրված քվանտային միկրոալիքային ֆոտոնային սխեմաներում:
5. Միավորել քվանտային միկրոալիքային ֆոտոնների տեխնոլոգիան այլ առաջացող քվանտային տեխնոլոգիաների հետ: