क्वान्टमको प्रयोगमाइक्रोवेभ फोटोनिक्स प्रविधि
कमजोर सिग्नल पत्ता लगाउने
क्वान्टम माइक्रोवेभ फोटोनिक्स प्रविधिको सबैभन्दा आशाजनक अनुप्रयोगहरू मध्ये एक अत्यन्त कमजोर माइक्रोवेभ/आरएफ संकेतहरूको पहिचान हो। एकल फोटोन पत्ता लगाउने प्रयोग गरेर, यी प्रणालीहरू परम्परागत विधिहरू भन्दा धेरै संवेदनशील छन्। उदाहरणका लागि, अनुसन्धानकर्ताहरूले क्वान्टम माइक्रोवेभ फोटोनिक प्रणाली प्रदर्शन गरेका छन् जसले कुनै पनि इलेक्ट्रोनिक प्रवर्धन बिना -११२.८ dBm सम्म कम संकेतहरू पत्ता लगाउन सक्छ। यो अति-उच्च संवेदनशीलताले यसलाई गहिरो अन्तरिक्ष संचार जस्ता अनुप्रयोगहरूको लागि आदर्श बनाउँछ।
माइक्रोवेभ फोटोनिक्ससिग्नल प्रशोधन
क्वान्टम माइक्रोवेभ फोटोनिक्सले फेज सिफ्टिङ र फिल्टरिङ जस्ता उच्च-ब्यान्डविथ सिग्नल प्रशोधन कार्यहरू पनि लागू गर्दछ। डिस्पर्सिभ अप्टिकल तत्व प्रयोग गरेर र प्रकाशको तरंगदैर्ध्य समायोजन गरेर, अनुसन्धानकर्ताहरूले RF फेज ८ GHz सम्म RF फिल्टरिङ ब्यान्डविथ ८ GHz सम्म सर्छ भन्ने तथ्य प्रदर्शन गरे। महत्त्वपूर्ण कुरा, यी सबै सुविधाहरू ३ GHz इलेक्ट्रोनिक्स प्रयोग गरेर प्राप्त गरिन्छ, जसले प्रदर्शनले परम्परागत ब्यान्डविथ सीमा नाघ्छ भनेर देखाउँछ।
गैर-स्थानीय आवृत्ति देखि समय म्यापिङ
क्वान्टम इन्ट्याङ्गलमेन्टले ल्याएको एउटा रोचक क्षमता भनेको गैर-स्थानीय फ्रिक्वेन्सीको समयसँग म्यापिङ हो। यो प्रविधिले निरन्तर-तरंग पम्प गरिएको एकल-फोटोन स्रोतको स्पेक्ट्रमलाई टाढाको स्थानमा समय डोमेनमा म्याप गर्न सक्छ। प्रणालीले इन्ट्याङ्गल गरिएको फोटोन जोडीहरू प्रयोग गर्दछ जसमा एउटा बीम स्पेक्ट्रल फिल्टरबाट जान्छ र अर्को फैलाउने तत्वबाट जान्छ। इन्ट्याङ्गल गरिएको फोटोनको फ्रिक्वेन्सी निर्भरताको कारण, स्पेक्ट्रल फिल्टरिङ मोडलाई समय डोमेनमा गैर-स्थानीय रूपमा म्याप गरिएको छ।
चित्र १ ले यो अवधारणालाई चित्रण गर्दछ:
यो विधिले मापन गरिएको प्रकाश स्रोतलाई प्रत्यक्ष रूपमा हेरफेर नगरी लचिलो वर्णक्रमीय मापन प्राप्त गर्न सक्छ।
कम्प्रेस्ड सेन्सिङ
क्वान्टममाइक्रोवेभ अप्टिकलप्रविधिले ब्रॉडब्यान्ड सिग्नलहरूको कम्प्रेस्ड सेन्सिङको लागि नयाँ विधि पनि प्रदान गर्दछ। क्वान्टम पत्ता लगाउने क्रममा निहित अनियमितता प्रयोग गरेर, अनुसन्धानकर्ताहरूले पुन: प्राप्ति गर्न सक्षम क्वान्टम कम्प्रेस्ड सेन्सिङ प्रणाली प्रदर्शन गरेका छन्।१० GHz RFस्पेक्ट्रा। प्रणालीले सुसंगत फोटोनको ध्रुवीकरण अवस्थामा RF सिग्नललाई मोड्युलेट गर्छ। त्यसपछि एकल-फोटोन पत्ता लगाउने प्रक्रियाले कम्प्रेस्ड सेन्सिङको लागि प्राकृतिक अनियमित मापन म्याट्रिक्स प्रदान गर्दछ। यसरी, ब्रॉडब्यान्ड सिग्नललाई यार्निक्विस्ट नमूना दरमा पुनर्स्थापित गर्न सकिन्छ।
क्वान्टम कुञ्जी वितरण
परम्परागत माइक्रोवेभ फोटोनिक अनुप्रयोगहरूलाई बढाउनुको साथै, क्वान्टम प्रविधिले क्वान्टम कुञ्जी वितरण (QKD) जस्ता क्वान्टम सञ्चार प्रणालीहरूलाई पनि सुधार गर्न सक्छ। अनुसन्धानकर्ताहरूले माइक्रोवेभ फोटोन सबक्यारियरलाई क्वान्टम कुञ्जी वितरण (QKD) प्रणालीमा मल्टिप्लेक्स गरेर सबक्यारियर मल्टिप्लेक्स क्वान्टम कुञ्जी वितरण (SCM-QKD) प्रदर्शन गरे। यसले प्रकाशको एकल तरंगदैर्ध्यमा धेरै स्वतन्त्र क्वान्टम कुञ्जीहरू प्रसारित गर्न अनुमति दिन्छ, जसले गर्दा वर्णक्रमीय दक्षता बढ्छ।
चित्र २ ले दोहोरो-वाहक SCM-QKD प्रणालीको अवधारणा र प्रयोगात्मक परिणामहरू देखाउँछ:
क्वान्टम माइक्रोवेभ फोटोनिक्स प्रविधि आशाजनक भए पनि, अझै पनि केही चुनौतीहरू छन्:
१. सीमित वास्तविक-समय क्षमता: हालको प्रणालीलाई सिग्नल पुनर्निर्माण गर्न धेरै संचय समय चाहिन्छ।
२. फट/एकल संकेतहरूसँग व्यवहार गर्न कठिनाई: पुनर्निर्माणको तथ्याङ्कीय प्रकृतिले यसको प्रयोज्यतालाई दोहोरिने संकेतहरूमा सीमित गर्दछ।
३. वास्तविक माइक्रोवेभ वेभफर्ममा रूपान्तरण गर्नुहोस्: पुनर्निर्माण गरिएको हिस्टोग्रामलाई प्रयोगयोग्य वेभफर्ममा रूपान्तरण गर्न थप चरणहरू आवश्यक पर्दछ।
४. उपकरण विशेषताहरू: संयुक्त प्रणालीहरूमा क्वान्टम र माइक्रोवेभ फोटोनिक उपकरणहरूको व्यवहारको थप अध्ययन आवश्यक छ।
५. एकीकरण: आज धेरैजसो प्रणालीहरूले भारी असन्तुलित घटकहरू प्रयोग गर्छन्।
यी चुनौतीहरूलाई सम्बोधन गर्न र यस क्षेत्रलाई अगाडि बढाउन, धेरै आशाजनक अनुसन्धान दिशाहरू देखा पर्दैछन्:
१. वास्तविक-समय सिग्नल प्रशोधन र एकल पत्ता लगाउने नयाँ विधिहरू विकास गर्नुहोस्।
२. तरल माइक्रोस्फियर मापन जस्ता उच्च संवेदनशीलता प्रयोग गर्ने नयाँ अनुप्रयोगहरू अन्वेषण गर्नुहोस्।
३. आकार र जटिलता कम गर्न एकीकृत फोटोन र इलेक्ट्रोनहरूको प्राप्तिलाई पछ्याउनुहोस्।
४. एकीकृत क्वान्टम माइक्रोवेभ फोटोनिक सर्किटहरूमा बढेको प्रकाश-पदार्थ अन्तरक्रियाको अध्ययन गर्नुहोस्।
५. क्वान्टम माइक्रोवेभ फोटोन प्रविधिलाई अन्य उदीयमान क्वान्टम प्रविधिहरूसँग जोड्नुहोस्।
पोस्ट समय: सेप्टेम्बर-०२-२०२४