Applicazione di a tecnulugia di fotonica quantistica di microonde

Applicazione di quantumtecnulugia di fotonica à microonde

Rilevazione di signali debuli
Una di l'applicazioni più promettenti di a tecnulugia di fotonica quantistica di microonde hè a rilevazione di segnali microonde / RF estremamente debuli. Utilizendu a rilevazione di fotoni unichi, questi sistemi sò assai più sensibili cà i metudi tradiziunali. Per esempiu, i circadori anu dimustratu un sistema fotonicu quantum microwave chì pò detect signali finu à -112.8 dBm senza alcuna amplificazione elettronica. Questa sensibilità ultra-alta a rende ideale per applicazioni cum'è cumunicazioni in u spaziu prufondu.

Fotonica à microondetrasfurmazioni di signali
A fotonica quantistica di microonde implementa ancu funzioni di trasfurmazioni di signali di larghezza di banda elevata, cum'è u cambiamentu di fase è u filtru. Utilizendu un elementu otticu dispersivu è aghjustendu a lunghezza d'onda di a luce, i circadori anu dimustratu u fattu chì i cambiamenti di fase RF finu à 8 GHz di filtrazione RF di larghezza di banda finu à 8 GHz. Impurtante, queste caratteristiche sò tutte ottenute cù l'elettronica 3 GHz, chì mostra chì u rendiment supera i limiti tradiziunali di larghezza di banda.

Frequenza non-lucale à mappa di u tempu
Una capacità interessante purtata da l'entanglement quantisticu hè a mappatura di a frequenza non-lucale à u tempu. Sta tecnica pò cartografia u spettru di una surgente di fotoni unica pompata in onda continua à un duminiu di u tempu in un locu remotu. U sistema usa coppie di fotoni intricati in quale un fasciu passa per un filtru spettrali è l'altru passa per un elementu dispersive. A causa di a dependenza di freccia di i fotoni intricati, u modu di filtrazione spettrali hè mappatu micca in u locu à u duminiu di u tempu.
A figura 1 illustra stu cuncettu:

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

Sensazione cumpressa
Quantumotticu à microondeA tecnulugia furnisce ancu un novu metudu per a sensazione cumpressa di segnali di banda larga. Utilizendu l'aleatoriu inerente à a rilevazione quantistica, i circadori anu dimustratu un sistema di sensazione cumpressa quantistica capace di ricuperà10 GHz RFspettri. U sistema modula u signale RF à u statu di polarizazione di u fotone coherente. A rilevazione di un fotonu unicu furnisce allora una matrice di misurazione casuale naturale per a sensazione cumpressa. In questu modu, u segnu di banda larga pò esse restituita à a freccia di campionamentu Yarnyquist.

Distribuzione di chjave quantistica
In più di rinfurzà l'applicazioni fotoniche tradiziunali di microonde, a tecnulugia quantistica pò ancu migliurà i sistemi di cumunicazione quantistica cum'è a distribuzione di chjave quantistica (QKD). I circadori anu dimustratu a distribuzione di chjave quantistica multiplex di subcarrier (SCM-QKD) multiplexendu i fotoni di microonde sottoportatori in un sistema di distribuzione di chjave quantistica (QKD). Questu permette à parechje chjave quantum indipendenti per esse trasmesse 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 dual-carrier:

Ancu s'è a tecnulugia di fotonica quantistica di microonde hè promettente, ci sò sempre alcune sfide:
1. Capacità limitata in tempu reale: U sistema attuale richiede assai tempu d'accumulazione per ricustruisce u signale.
2. Difficultà à trattà cù i signali burst / single: A natura statistica di a ricustruzzione limita a so applicabilità à i signali non-repeating.
3. Cunvertite in una vera forma d'onda di micru: Passi supplementari sò richiesti per cunvertisce l'istogramma ricustruitu in una forma d'onda utilizable.
4. Caratteristiche di l'apparecchiu: hè necessariu un studiu ulteriore di u cumpurtamentu di i dispositi fotonici quantum è microwave in sistemi cumminati.
5. Integrazione: A maiò parte di i sistemi oghje utilizanu cumpunenti discreti voluminosi.

Per affruntà queste sfide è avanzà u campu, emergenu una serie di direzzione di ricerca promettenti:
1. Sviluppà novi metudi di trasfurmazioni di signali in tempu reale è rilevazione unica.
2. Esplora novi appricazzioni chì utilizanu alta sensibilità, cum'è a misurazione di microsfera liquida.
3. Perseguite a realizazione di fotoni è elettroni integrati per riduce a dimensione è a cumplessità.
4. Studià l'interazzione luminosa-materia rinfurzata in circuiti fotonici quantistici integrati di microonde.
5. Unisce a tecnulugia di fotoni quantum microwave cù altre tecnulugia quantum emergente.