Tecnulugia ottica à microonde quantiche

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Tecnulugia ottica à microondehè diventatu un campu putente, chì combina i vantaghji di a tecnulugia ottica è à microonde in u trattamentu di u signale, a cumunicazione, a rilevazione è altri aspetti. Tuttavia, i sistemi fotonici à microonde cunvinziunali scontranu alcune limitazioni chjave, in particulare in termini di larghezza di banda è sensibilità. Per superà queste sfide, i circadori cumincianu à esplorà a fotonica quantica à microonde - un novu campu eccitante chì combina i cuncetti di a tecnulugia quantica cù a fotonica à microonde.

Fundamenti di a tecnulugia ottica à microonde quantiche
U core di a tecnulugia ottica à microonde quantiche hè di rimpiazzà l'ottica tradiziunalefotodetettorein uligame di fotoni à microondecù un fotodetector di fotone unicu à alta sensibilità. Questu permette à u sistema di funziunà à livelli di putenza ottica estremamente bassi, ancu finu à u livellu di un fotone unicu, mentre chì potenzialmente aumenta a larghezza di banda.
I sistemi tipici di fotoni à microonde quantiche includenu: 1. Fonti di fotoni singuli (per esempiu, laser attenuati 2.Modulatore elettro-otticuper a codificazione di signali à microonde/RF 3. Cumponente di trasfurmazione di signali ottichi 4. Detector di fotoni singuli (per esempiu, detector di nanofili superconduttori) 5. Dispositivi elettronichi di cunteggio di fotoni singuli dipendenti da u tempu (TCSPC)
A figura 1 mostra a paragone trà i ligami fotonici à microonde tradiziunali è i ligami fotonici à microonde quantichi:

A diferenza chjave hè l'usu di detectori di fotoni singuli è moduli TCSPC invece di fotodiodi à alta velocità. Questu permette a rilevazione di signali estremamente debuli, mentre si spera chì si spinge a larghezza di banda oltre i limiti di i fotodetector tradiziunali.

Schema di rilevazione di un solu fotone
U schema di rilevazione di un fotone unicu hè assai impurtante per i sistemi di fotoni à microonde quantiche. U principiu di funziunamentu hè u seguente: 1. U signale di trigger periodicu sincronizatu cù u signale misuratu hè mandatu à u modulu TCSPC. 2. U rilevatore di fotone unicu emette una seria d'impulsi chì rapprisentanu i fotoni rilevati. 3. U modulu TCSPC misura a differenza di tempu trà u signale di trigger è ogni fotone rilevatu. 4. Dopu à parechji cicli di trigger, l'istogramma di u tempu di rilevazione hè stabilitu. 5. L'istogramma pò ricustruisce a forma d'onda di u signale originale. Matematicamente, si pò dimustrà chì a probabilità di rilevà un fotone in un mumentu datu hè proporzionale à a putenza ottica in quellu mumentu. Dunque, l'istogramma di u tempu di rilevazione pò rapprisentà accuratamente a forma d'onda di u signale misuratu.

Vantaghji chjave di a tecnulugia ottica à microonde quantiche
In paragone cù i sistemi ottici tradiziunali à microonde, a fotonica quantica à microonde hà parechji vantaghji chjave: 1. Sensibilità ultra-alta: Rileva signali estremamente debuli finu à u livellu di un solu fotone. 2. Aumentu di a larghezza di banda: micca limitatu da a larghezza di banda di u fotodetector, solu affettatu da u jitter di timing di u detector di un solu fotone. 3. Anti-interferenza migliorata: a ricostruzione TCSPC pò filtrà i signali chì ùn sò micca bluccati à u trigger. 4. Rumore più bassu: Evitate u rumore causatu da a rilevazione è l'amplificazione fotoelettrica tradiziunale.