क्वान्टम माइक्रोवेव फोटोनिक्स प्रविधिको प्रयोग

क्वान्टम को आवेदनमाइक्रोवेव फोटोनिक्स प्रविधि

कमजोर संकेत पत्ता लगाउने
क्वान्टम माइक्रोवेभ फोटोनिक्स टेक्नोलोजीको 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 हुन्छन्। उदाहरणका लागि, शोधकर्ताहरूले क्वान्टम माइक्रोवेभ फोटोनिक प्रणाली प्रदर्शन गरेका छन् जसले कुनै पनि इलेक्ट्रोनिक प्रवर्धन बिना -112.8 dBm को रूपमा कम संकेतहरू पत्ता लगाउन सक्छ। यो अति-उच्च संवेदनशीलताले यसलाई गहिरो ठाउँ संचार जस्ता अनुप्रयोगहरूको लागि आदर्श बनाउँछ।

माइक्रोवेव फोटोनिक्ससंकेत प्रशोधन
क्वान्टम माइक्रोवेभ फोटोनिक्सले उच्च-ब्यान्डविथ सिग्नल प्रशोधन कार्यहरू पनि लागू गर्दछ जस्तै चरण परिवर्तन र फिल्टरिंग। एक फैलावट अप्टिकल तत्व प्रयोग गरेर र प्रकाशको तरंग दैर्ध्य समायोजन गरेर, अनुसन्धानकर्ताहरूले RF चरण 8 GHz RF फिल्टरिङ ब्यान्डविथ 8 GHz सम्म सर्छ भन्ने तथ्य प्रदर्शन गरे। महत्त्वपूर्ण रूपमा, यी सुविधाहरू सबै 3 GHz इलेक्ट्रोनिक्स प्रयोग गरेर प्राप्त गरिन्छ, जसले प्रदर्शन परम्परागत ब्यान्डविथ सीमा नाघ्छ भनेर देखाउँछ।

समय म्यापिङमा गैर-स्थानीय आवृत्ति
क्वान्टम उलझन द्वारा ल्याइएको एउटा चाखलाग्दो क्षमता भनेको गैर-स्थानीय फ्रिक्वेन्सी समयको म्यापिङ हो। यो प्रविधिले टाढाको स्थानमा एक समय डोमेनमा निरन्तर-लहर पम्प गरिएको एकल-फोटोन स्रोतको स्पेक्ट्रम म्याप गर्न सक्छ। प्रणालीले उलझाएका फोटोन जोडीहरू प्रयोग गर्दछ जसमा एउटा किरण स्पेक्ट्रल फिल्टर मार्फत जान्छ र अर्को एक फैलावट तत्व मार्फत जान्छ। उलझाएका फोटनको आवृत्ति निर्भरताको कारण, स्पेक्ट्रल फिल्टरिङ मोडलाई समय डोमेनमा गैर-स्थानीय रूपमा म्याप गरिएको छ।
चित्र १ ले यो अवधारणालाई चित्रण गर्दछ:

यस विधिले मापन गरिएको प्रकाश स्रोतलाई सीधा हेरफेर नगरी लचिलो वर्णक्रमीय मापन प्राप्त गर्न सक्छ।

संकुचित सेन्सिङ
क्वान्टममाइक्रोवेव अप्टिकलटेक्नोलोजीले ब्रोडब्यान्ड संकेतहरूको संकुचित सेन्सिङको लागि नयाँ विधि पनि प्रदान गर्दछ। क्वान्टम डिटेक्शनमा निहित अनियमितता प्रयोग गर्दै, शोधकर्ताहरूले पुन: प्राप्ति गर्न सक्षम क्वान्टम कम्प्रेस्ड सेन्सिङ प्रणाली प्रदर्शन गरेका छन्।10 GHz RFस्पेक्ट्रा। प्रणालीले सुसंगत फोटोनको ध्रुवीकरण स्थितिमा आरएफ संकेतलाई परिमार्जन गर्दछ। एकल-फोटोन पहिचानले संकुचित सेन्सिङको लागि प्राकृतिक अनियमित मापन म्याट्रिक्स प्रदान गर्दछ। यसरी, ब्रॉडब्यान्ड संकेत Yarnyquist नमूना दर मा पुनर्स्थापित गर्न सकिन्छ।

क्वान्टम कुञ्जी वितरण
परम्परागत माइक्रोवेभ फोटोनिक अनुप्रयोगहरू बढाउनको अतिरिक्त, क्वान्टम टेक्नोलोजीले क्वान्टम कुञ्जी वितरण (QKD) जस्ता क्वान्टम सञ्चार प्रणालीहरू पनि सुधार गर्न सक्छ। अन्वेषकहरूले क्वान्टम कुञ्जी वितरण (QKD) प्रणालीमा मल्टीप्लेक्स माइक्रोवेभ फोटोन सबक्यारियरद्वारा सबक्यारियर मल्टिप्लेक्स क्वान्टम कुञ्जी वितरण (SCM-QKD) प्रदर्शन गरे। यसले धेरै स्वतन्त्र क्वान्टम कुञ्जीहरूलाई प्रकाशको एकल तरंगदैर्ध्यमा प्रसारण गर्न अनुमति दिन्छ, जसले गर्दा वर्णक्रमीय दक्षता बढ्छ।
चित्र 2 ले दोहोरो क्यारियर SCM-QKD प्रणालीको अवधारणा र प्रयोगात्मक परिणामहरू देखाउँछ:

यद्यपि क्वान्टम माइक्रोवेभ फोटोनिक्स टेक्नोलोजी आशाजनक छ, त्यहाँ अझै केही चुनौतीहरू छन्:
1. सीमित वास्तविक-समय क्षमता: हालको प्रणालीलाई संकेत पुन: निर्माण गर्न धेरै संचय समय चाहिन्छ।
2. फट/एकल संकेतहरूसँग व्यवहार गर्न कठिनाई: पुनर्निर्माणको सांख्यिकीय प्रकृतिले दोहोरिने संकेतहरूमा यसको लागू हुने क्षमतालाई सीमित गर्दछ।
3. वास्तविक माइक्रोवेभ वेभफर्ममा रूपान्तरण गर्नुहोस्: पुन: निर्माण गरिएको हिस्टोग्रामलाई प्रयोगयोग्य वेभफर्ममा रूपान्तरण गर्न थप चरणहरू आवश्यक छ।
4. यन्त्र विशेषताहरू: संयुक्त प्रणालीहरूमा क्वान्टम र माइक्रोवेभ फोटोनिक उपकरणहरूको व्यवहारको थप अध्ययन आवश्यक छ।
5. एकीकरण: आज धेरैजसो प्रणालीहरूले भारी अव्यवस्थित कम्पोनेन्टहरू प्रयोग गर्छन्।

यी चुनौतिहरूलाई सम्बोधन गर्न र क्षेत्रलाई अगाडि बढाउन, धेरै आशाजनक अनुसन्धान दिशाहरू उभरिरहेका छन्:
1. वास्तविक-समय संकेत प्रशोधन र एकल पत्ता लगाउनका लागि नयाँ विधिहरू विकास गर्नुहोस्।
2. तरल माइक्रोस्फियर मापन जस्ता उच्च संवेदनशीलता प्रयोग गर्ने नयाँ अनुप्रयोगहरू अन्वेषण गर्नुहोस्।
3. आकार र जटिलता कम गर्न एकीकृत फोटन्स र इलेक्ट्रोनहरूको प्राप्तिको पछि लाग्नुहोस्।
4. एकीकृत क्वान्टम माइक्रोवेभ फोटोनिक सर्किटहरूमा परिष्कृत प्रकाश-पदार्थ अन्तरक्रियाको अध्ययन गर्नुहोस्।
5. क्वान्टम माइक्रोवेभ फोटोन टेक्नोलोजीलाई अन्य उदीयमान क्वान्टम प्रविधिहरूसँग जोड्नुहोस्।