క్వాంటం మైక్రోవేవ్ ఆప్టికల్ టెక్నాలజీ

క్వాంటంమైక్రోవేవ్ ఆప్టికల్సాంకేతికత
మైక్రోవేవ్ ఆప్టికల్ టెక్నాలజీసిగ్నల్ ప్రాసెసింగ్, కమ్యూనికేషన్, సెన్సింగ్ మరియు ఇతర అంశాలలో ఆప్టికల్ మరియు మైక్రోవేవ్ టెక్నాలజీల ప్రయోజనాలను మిళితం చేస్తూ, ఇది ఒక శక్తివంతమైన రంగంగా మారింది. అయితే, సాంప్రదాయ మైక్రోవేవ్ ఫోటోనిక్ వ్యవస్థలు, ముఖ్యంగా బ్యాండ్‌విడ్త్ మరియు సున్నితత్వం విషయంలో, కొన్ని కీలక పరిమితులను ఎదుర్కొంటున్నాయి. ఈ సవాళ్లను అధిగమించడానికి, పరిశోధకులు క్వాంటం మైక్రోవేవ్ ఫోటోనిక్స్‌ను అన్వేషించడం ప్రారంభిస్తున్నారు – ఇది క్వాంటం టెక్నాలజీ భావనలను మైక్రోవేవ్ ఫోటోనిక్స్‌తో మిళితం చేసే ఒక ఉత్తేజకరమైన కొత్త రంగం.

క్వాంటం మైక్రోవేవ్ ఆప్టికల్ టెక్నాలజీ యొక్క ప్రాథమిక అంశాలు
క్వాంటం మైక్రోవేవ్ ఆప్టికల్ టెక్నాలజీ యొక్క ముఖ్య ఉద్దేశ్యం సాంప్రదాయ ఆప్టికల్‌ను భర్తీ చేయడంఫోటోడిటెక్టర్లోమైక్రోవేవ్ ఫోటాన్ లింక్అధిక సున్నితత్వం గల సింగిల్ ఫోటాన్ ఫోటోడిటెక్టర్‌తో. ఇది సిస్టమ్‌ను అత్యంత తక్కువ ఆప్టికల్ పవర్ స్థాయిలలో, సింగిల్-ఫోటాన్ స్థాయి వరకు కూడా పనిచేయడానికి అనుమతిస్తుంది, అదే సమయంలో బ్యాండ్‌విడ్త్‌ను పెంచే అవకాశం కూడా ఉంది.
సాధారణ క్వాంటం మైక్రోవేవ్ ఫోటాన్ వ్యవస్థలలో ఇవి ఉంటాయి: 1. సింగిల్-ఫోటాన్ మూలాలు (ఉదా, అటెన్యూయేటెడ్ లేజర్‌లు) 2.ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్మైక్రోవేవ్/RF సిగ్నల్స్‌ను ఎన్‌కోడింగ్ చేయడానికి 3. ఆప్టికల్ సిగ్నల్ ప్రాసెసింగ్ కాంపోనెంట్ 4. సింగిల్ ఫోటాన్ డిటెక్టర్లు (ఉదా. సూపర్‌కండక్టింగ్ నానోవైర్ డిటెక్టర్లు) 5. టైమ్ డిపెండెంట్ సింగిల్ ఫోటాన్ కౌంటింగ్ (TCSPC) ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలు
పటం 1 సాంప్రదాయ మైక్రోవేవ్ ఫోటాన్ లింక్‌లు మరియు క్వాంటం మైక్రోవేవ్ ఫోటాన్ లింక్‌ల మధ్య పోలికను చూపిస్తుంది:

అధిక వేగవంతమైన ఫోటోడయోడ్‌లకు బదులుగా సింగిల్ ఫోటాన్ డిటెక్టర్లు మరియు TCSPC మాడ్యూళ్లను ఉపయోగించడమే ఇక్కడి ప్రధాన వ్యత్యాసం. ఇది అత్యంత బలహీనమైన సిగ్నల్‌లను గుర్తించడానికి వీలు కల్పిస్తుంది, అదే సమయంలో సాంప్రదాయ ఫోటోడిటెక్టర్ల పరిమితులను దాటి బ్యాండ్‌విడ్త్‌ను పెంచుతుందని ఆశిస్తున్నాము.

సింగిల్ ఫోటాన్ డిటెక్షన్ స్కీమ్
క్వాంటం మైక్రోవేవ్ ఫోటాన్ వ్యవస్థలకు సింగిల్ ఫోటాన్ డిటెక్షన్ స్కీమ్ చాలా ముఖ్యమైనది. దీని పని సూత్రం ఈ క్రింది విధంగా ఉంటుంది: 1. కొలవబడిన సిగ్నల్‌తో సమకాలీకరించబడిన ఆవర్తన ట్రిగ్గర్ సిగ్నల్ TCSPC మాడ్యూల్‌కు పంపబడుతుంది. 2. సింగిల్ ఫోటాన్ డిటెక్టర్, గుర్తించబడిన ఫోటాన్‌లను సూచించే పల్స్‌ల శ్రేణిని అవుట్‌పుట్ చేస్తుంది. 3. TCSPC మాడ్యూల్, ట్రిగ్గర్ సిగ్నల్‌కు మరియు గుర్తించబడిన ప్రతి ఫోటాన్‌కు మధ్య ఉన్న సమయ వ్యత్యాసాన్ని కొలుస్తుంది. 4. అనేక ట్రిగ్గర్ లూప్‌ల తర్వాత, డిటెక్షన్ టైమ్ హిస్టోగ్రామ్ ఏర్పడుతుంది. 5. ఈ హిస్టోగ్రామ్ అసలు సిగ్నల్ యొక్క వేవ్‌ఫార్మ్‌ను పునర్నిర్మించగలదు. గణితశాస్త్రపరంగా, ఒక నిర్దిష్ట సమయంలో ఫోటాన్‌ను గుర్తించే సంభావ్యత ఆ సమయంలోని ఆప్టికల్ పవర్‌కు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుందని చూపవచ్చు. అందువల్ల, డిటెక్షన్ టైమ్ హిస్టోగ్రామ్, కొలవబడిన సిగ్నల్ యొక్క వేవ్‌ఫార్మ్‌ను ఖచ్చితంగా సూచించగలదు.

క్వాంటం మైక్రోవేవ్ ఆప్టికల్ టెక్నాలజీ యొక్క ముఖ్య ప్రయోజనాలు
సాంప్రదాయ మైక్రోవేవ్ ఆప్టికల్ సిస్టమ్‌లతో పోలిస్తే, క్వాంటం మైక్రోవేవ్ ఫోటోనిక్స్‌కు అనేక ముఖ్య ప్రయోజనాలు ఉన్నాయి: 1. అత్యధిక సున్నితత్వం: సింగిల్ ఫోటాన్ స్థాయి వరకు అత్యంత బలహీనమైన సిగ్నల్‌లను గుర్తిస్తుంది. 2. బ్యాండ్‌విడ్త్ పెరుగుదల: ఫోటోడిటెక్టర్ యొక్క బ్యాండ్‌విడ్త్‌తో పరిమితం కాదు, కేవలం సింగిల్ ఫోటాన్ డిటెక్టర్ యొక్క టైమింగ్ జిట్టర్ ద్వారా మాత్రమే ప్రభావితమవుతుంది. 3. మెరుగైన యాంటీ-ఇంటర్‌ఫియరెన్స్: TCSPC పునఃనిర్మాణం ట్రిగ్గర్‌కు లాక్ చేయని సిగ్నల్‌లను ఫిల్టర్ చేయగలదు. 4. తక్కువ నాయిస్: సాంప్రదాయ ఫోటోఎలక్ట్రిక్ డిటెక్షన్ మరియు యాంప్లిఫికేషన్ వల్ల కలిగే నాయిస్‌ను నివారిస్తుంది.