Paggamit sa teknolohiya sa quantum microwave photonics

Paggamit sa kwantumteknolohiya sa photonics sa microwave

Huyang nga pag-ila sa signal
Usa sa labing maayong aplikasyon sa teknolohiya sa quantum microwave photonics mao ang pag-ila sa hilabihan ka luya nga mga signal sa microwave/RF. Pinaagi sa paggamit sa single photon detection, kini nga mga sistema mas sensitibo kay sa tradisyonal nga mga pamaagi. Pananglitan, ang mga tigdukiduki nagpakita og usa ka quantum microwave photonic system nga makaila sa mga signal nga ubos sa -112.8 dBm nga walay bisan unsang electronic amplification. Kini nga ultra-high sensitivity naghimo niini nga sulundon alang sa mga aplikasyon sama sa komunikasyon sa lawom nga kawanangan.

Microwave photonicspagproseso sa signal
Ang Quantum microwave photonics nagpatuman usab og mga high-bandwidth signal processing functions sama sa phase shifting ug filtering. Pinaagi sa paggamit og dispersive optical element ug pag-adjust sa wavelength sa kahayag, gipakita sa mga tigdukiduki ang kamatuoran nga ang RF phase shifting hangtod sa 8 GHz RF filtering bandwidths hangtod sa 8 GHz. Importante, kining tanan nga mga feature nakab-ot gamit ang 3 GHz electronics, nga nagpakita nga ang performance milapas sa tradisyonal nga bandwidth limits.

Dili lokal nga pagmapa sa frequency ngadto sa oras
Usa ka makapainteres nga kapabilidad nga dala sa quantum entanglement mao ang pagmapa sa dili-lokal nga frequency ngadto sa oras. Kini nga teknik makamapa sa spectrum sa usa ka continuous-wave pumped single-photon source ngadto sa usa ka time domain sa usa ka hilit nga lokasyon. Ang sistema naggamit og entangled photon pairs diin ang usa ka beam moagi sa usa ka spectral filter ug ang usa moagi sa usa ka dispersive element. Tungod sa frequency dependence sa entangled photons, ang spectral filtering mode gimapa nga dili-lokal ngadto sa time domain.
Gipakita sa Figure 1 kini nga konsepto:

Kini nga pamaagi makab-ot ang flexible nga pagsukod sa spectral nga dili direktang gimanipula ang gisukod nga tinubdan sa kahayag.

Gikompres nga pag-ila
Kwantumoptikal nga microwaveAng teknolohiya naghatag usab ug bag-ong pamaagi para sa compressed sensing sa broadband signals. Gamit ang randomness nga anaa sa quantum detection, ang mga tigdukiduki nakapakita ug quantum compressed sensing system nga makahimo sa pagbawi sa10 GHz RFspectra. Ang sistema mo-modulate sa RF signal ngadto sa polarization state sa coherent photon. Ang single-photon detection mohatag unya og natural random measurement matrix para sa compressed sensing. Niining paagiha, ang broadband signal mahimong mabalik sa Yarnyquist sampling rate.

Pag-apod-apod sa quantum key
Gawas sa pagpalambo sa tradisyonal nga mga aplikasyon sa microwave photonic, ang teknolohiya sa quantum makapauswag usab sa mga sistema sa komunikasyon sa quantum sama sa quantum key distribution (QKD). Gipakita sa mga tigdukiduki ang subcarrier multiplex quantum key distribution (SCM-QKD) pinaagi sa pag-multiplex sa microwave photons subcarrier ngadto sa usa ka quantum key distribution (QKD) system. Gitugotan niini ang daghang independente nga quantum keys nga ipadala sa usa ka wavelength sa kahayag, sa ingon nagdugang sa spectral efficiency.
Ang Figure 2 nagpakita sa konsepto ug mga resulta sa eksperimento sa dual-carrier SCM-QKD system:

Bisan tuod maayo ang teknolohiya sa quantum microwave photonics, aduna gihapoy pipila ka mga hagit:
1. Limitado nga kapasidad sa real-time: Ang kasamtangang sistema nanginahanglan ug daghang oras sa akumulasyon aron matukod pag-usab ang signal.
2. Kalisod sa pag-atubang sa burst/single signals: Ang estadistikal nga kinaiya sa rekonstruksyon naglimite sa pagkagamit niini sa mga dili-nagbalik-balik nga signal.
3. I-convert ngadto sa tinuod nga microwave waveform: Dugang nga mga lakang ang gikinahanglan aron ma-convert ang gi-reconstruct nga histogram ngadto sa magamit nga waveform.
4. Mga kinaiya sa aparato: Gikinahanglan ang dugang nga pagtuon sa pamatasan sa quantum ug microwave photonic devices sa hiniusa nga mga sistema.
5. Integrasyon: Kadaghanan sa mga sistema karon naggamit ug dagkong mga discrete nga mga sangkap.

Aron matubag kini nga mga hagit ug mapalambo ang natad, daghang mga maayong direksyon sa panukiduki ang mitumaw:
1. Pagpalambo og bag-ong mga pamaagi para sa real-time signal processing ug single detection.
2. Susiha ang mga bag-ong aplikasyon nga naggamit ug taas nga sensitibidad, sama sa pagsukod sa liquid microsphere.
3. Ipadayon ang pagkaamgo sa integrated photons ug electrons aron makunhuran ang gidak-on ug pagkakomplikado.
4. Tun-i ang gipauswag nga interaksyon sa light-matter sa integrated quantum microwave photonic circuits.
5. Ihiusa ang teknolohiya sa quantum microwave photon uban sa ubang nag-uswag nga mga teknolohiya sa quantum.