Applicazione di a tecnulugia di fotonica à microonde quantiche

Applicazione di u quanticutecnulugia di fotonica à microonde

Rilevazione di signali debuli
Una di l'applicazioni più promettenti di a tecnulugia di fotonica à microonde quantiche hè a rilevazione di signali à microonde/RF estremamente debuli. Utilizendu a rilevazione di un solu fotone, sti sistemi sò assai più sensibili cà i metudi tradiziunali. Per esempiu, i circadori anu dimustratu un sistema fotonicu à microonde quantiche chì pò rilevà signali finu à -112,8 dBm senza alcuna amplificazione elettronica. Questa sensibilità ultra-alta u rende ideale per applicazioni cum'è e cumunicazioni spaziali prufonde.

Fotonica à microondetrasfurmazione di signali
A fotonica quantica à microonde implementa ancu funzioni di trasfurmazione di signali à alta larghezza di banda cum'è u cambiamentu di fase è u filtraggio. Usendu un elementu otticu dispersivu è aghjustendu a lunghezza d'onda di a luce, i circadori anu dimustratu u fattu chì a fase RF si sposta finu à 8 GHz, filtràndu larghezze di banda RF finu à 8 GHz. Impurtantemente, queste caratteristiche sò tutte ottenute aduprendu elettronica à 3 GHz, ciò chì dimostra chì e prestazioni superanu i limiti di larghezza di banda tradiziunali.

Mappatura di frequenza micca lucale à tempu
Una capacità interessante purtata da l'intricciamentu quanticu hè a mappatura di a frequenza non lucale à u tempu. Sta tecnica pò mappà u spettru di una fonte di fotone unicu pompata à onda cuntinua à un duminiu di tempu in una locu remota. U sistema usa coppie di fotoni intricciati in quale un fasciu passa per un filtru spettrale è l'altru passa per un elementu dispersivu. A causa di a dipendenza da a frequenza di i fotoni intricciati, a modalità di filtrazione spettrale hè mappata non lucalmente à u duminiu di tempu.
A figura 1 illustra stu cuncettu:

Stu metudu pò ottene una misurazione spettrale flessibile senza manipulà direttamente a fonte di luce misurata.

Rilevamentu cumpressu
Quantummicroonde otticheA tecnulugia furnisce ancu un novu metudu per a detezione cumpressa di signali à banda larga. Utilizendu l'aleatorietà inerente à a detezione quantica, i circadori anu dimustratu un sistema di detezione quantica cumpressa capace di recuperàRF à 10 GHzspettri. U sistema modula u signale RF à u statu di polarizazione di u fotone coerente. A rilevazione di un fotone unicu furnisce tandu una matrice di misurazione aleatoria naturale per u rilevamentu cumpressu. In questu modu, u signale à banda larga pò esse restauratu à a velocità di campionamentu Yarnyquist.

Distribuzione di chjave quantiche
In più di migliurà l'applicazioni fotoniche tradiziunali à microonde, a tecnulugia quantica pò ancu migliurà i sistemi di cumunicazione quantica cum'è a distribuzione di chjave quantica (QKD). I circadori anu dimustratu a distribuzione di chjave quantica multiplex di subcarrier (SCM-QKD) multiplexendu a subcarrier di fotoni à microonde nantu à un sistema di distribuzione di chjave quantica (QKD). Questu permette di trasmette parechje chjave quantiche indipendenti nantu à una sola lunghezza d'onda di luce, aumentendu cusì l'efficienza spettrale.
A figura 2 mostra u cuncettu è i risultati sperimentali di u sistema SCM-QKD à doppia portatrice:

Ancu s'è a tecnulugia di fotonica à microonde quantica hè promettente, ci sò sempre qualchi sfide:
1. Capacità limitata in tempu reale: U sistema attuale richiede assai tempu d'accumulazione per ricustruisce u signale.
2. Difficultà à trattà i signali à raffica/singoli: A natura statistica di a ricustruzzione limita a so applicabilità à i signali micca ripetitivi.
3. Cunvertisce in una vera forma d'onda à microonde: Sò necessarii passi supplementari per cunvertisce l'istogramma ricustruitu in una forma d'onda utilizabile.
4. Caratteristiche di u dispusitivu: Hè necessariu un studiu più approfonditu di u cumpurtamentu di i dispusitivi fotonici quantichi è à microonde in sistemi cumminati.
5. Integrazione: A maiò parte di i sistemi oghje utilizanu cumpunenti discreti ingombranti.

Per affruntà sti sfidi è fà avanzà u campu, emergenu una quantità di direzzioni di ricerca promettenti:
1. Sviluppà novi metudi per u trattamentu di u signale in tempu reale è a rilevazione unica.
2. Esplora nuove applicazioni chì utilizanu una alta sensibilità, cum'è a misurazione di microsfere liquide.
3. Perseguite a realizazione di fotoni è elettroni integrati per riduce a dimensione è a cumplessità.
4. Studià l'interazione luce-materia migliorata in circuiti fotonici à microonde quantiche integrati.
5. Cumbinà a tecnulugia di fotoni à microonde quantichi cù altre tecnulugie quantiche emergenti.