క్వాంటం మైక్రోవేవ్ ఫోటోనిక్స్ టెక్నాలజీ అప్లికేషన్

క్వాంటం యొక్క అప్లికేషన్మైక్రోవేవ్ ఫోటోనిక్స్ టెక్నాలజీ

బలహీనమైన సిగ్నల్ గుర్తింపు
క్వాంటం మైక్రోవేవ్ ఫోటోనిక్స్ టెక్నాలజీ యొక్క అత్యంత ఆశాజనకమైన అనువర్తనాల్లో ఒకటి చాలా బలహీనమైన మైక్రోవేవ్/RF సిగ్నల్‌లను గుర్తించడం. సింగిల్ ఫోటాన్ డిటెక్షన్‌ను ఉపయోగించడం ద్వారా, ఈ వ్యవస్థలు సాంప్రదాయ పద్ధతుల కంటే చాలా సున్నితంగా ఉంటాయి. ఉదాహరణకు, పరిశోధకులు క్వాంటం మైక్రోవేవ్ ఫోటోనిక్ వ్యవస్థను ప్రదర్శించారు, ఇది ఎటువంటి ఎలక్ట్రానిక్ యాంప్లిఫికేషన్ లేకుండా -112.8 dBm కంటే తక్కువ సిగ్నల్‌లను గుర్తించగలదు. ఈ అల్ట్రా-హై సెన్సిటివిటీ డీప్ స్పేస్ కమ్యూనికేషన్‌ల వంటి అనువర్తనాలకు అనువైనదిగా చేస్తుంది.

మైక్రోవేవ్ ఫోటోనిక్స్సిగ్నల్ ప్రాసెసింగ్
క్వాంటం మైక్రోవేవ్ ఫోటోనిక్స్ ఫేజ్ షిఫ్టింగ్ మరియు ఫిల్టరింగ్ వంటి హై-బ్యాండ్‌విడ్త్ సిగ్నల్ ప్రాసెసింగ్ ఫంక్షన్‌లను కూడా అమలు చేస్తుంది. డిస్పర్సివ్ ఆప్టికల్ ఎలిమెంట్‌ను ఉపయోగించడం ద్వారా మరియు కాంతి తరంగదైర్ఘ్యాన్ని సర్దుబాటు చేయడం ద్వారా, పరిశోధకులు RF ఫేజ్ 8 GHz వరకు మారుతుంది మరియు RF ఫిల్టరింగ్ బ్యాండ్‌విడ్త్‌లు 8 GHz వరకు ఉంటాయి అనే వాస్తవాన్ని ప్రదర్శించారు. ముఖ్యంగా, ఈ లక్షణాలన్నీ 3 GHz ఎలక్ట్రానిక్స్ ఉపయోగించి సాధించబడతాయి, ఇది పనితీరు సాంప్రదాయ బ్యాండ్‌విడ్త్ పరిమితులను మించిందని చూపిస్తుంది.

స్థానికేతర ఫ్రీక్వెన్సీ నుండి సమయ మ్యాపింగ్
క్వాంటం ఎంటాంగిల్మెంట్ ద్వారా తీసుకువచ్చిన ఒక ఆసక్తికరమైన సామర్థ్యం ఏమిటంటే, నాన్-లోకల్ ఫ్రీక్వెన్సీని టైమ్‌కు మ్యాపింగ్ చేయడం. ఈ టెక్నిక్ నిరంతర-వేవ్ పంప్ చేయబడిన సింగిల్-ఫోటాన్ సోర్స్ యొక్క స్పెక్ట్రమ్‌ను రిమోట్ లొకేషన్‌లోని టైమ్ డొమైన్‌కు మ్యాప్ చేయగలదు. ఈ సిస్టమ్ చిక్కుకున్న ఫోటాన్ జతలను ఉపయోగిస్తుంది, దీనిలో ఒక బీమ్ స్పెక్ట్రల్ ఫిల్టర్ గుండా వెళుతుంది మరియు మరొకటి డిస్పర్సివ్ ఎలిమెంట్ గుండా వెళుతుంది. చిక్కుకున్న ఫోటాన్‌ల ఫ్రీక్వెన్సీ ఆధారపడటం కారణంగా, స్పెక్ట్రల్ ఫిల్టరింగ్ మోడ్ టైమ్ డొమైన్‌కు స్థానికంగా కాకుండా మ్యాప్ చేయబడుతుంది.
చిత్రం 1 ఈ భావనను వివరిస్తుంది:

ఈ పద్ధతి కొలిచిన కాంతి మూలాన్ని నేరుగా మార్చకుండానే అనువైన వర్ణపట కొలతను సాధించగలదు.

కంప్రెస్డ్ సెన్సింగ్
క్వాంటంమైక్రోవేవ్ ఆప్టికల్బ్రాడ్‌బ్యాండ్ సిగ్నల్‌ల కంప్రెస్డ్ సెన్సింగ్ కోసం టెక్నాలజీ ఒక కొత్త పద్ధతిని కూడా అందిస్తుంది. క్వాంటం డిటెక్షన్‌లో అంతర్లీనంగా ఉన్న యాదృచ్ఛికతను ఉపయోగించి, పరిశోధకులు కోలుకునే సామర్థ్యం గల క్వాంటం కంప్రెస్డ్ సెన్సింగ్ వ్యవస్థను ప్రదర్శించారు.10 గిగాహెర్ట్జ్ ఆర్ఎఫ్స్పెక్ట్రా. ఈ వ్యవస్థ RF సిగ్నల్‌ను కోహెరెంట్ ఫోటాన్ యొక్క ధ్రువణ స్థితికి మాడ్యులేట్ చేస్తుంది. అప్పుడు సింగిల్-ఫోటాన్ డిటెక్షన్ కంప్రెస్డ్ సెన్సింగ్ కోసం సహజ యాదృచ్ఛిక కొలత మాతృకను అందిస్తుంది. ఈ విధంగా, బ్రాడ్‌బ్యాండ్ సిగ్నల్‌ను యార్నిక్విస్ట్ నమూనా రేటు వద్ద పునరుద్ధరించవచ్చు.

క్వాంటం కీ పంపిణీ
సాంప్రదాయ మైక్రోవేవ్ ఫోటోనిక్ అప్లికేషన్లను మెరుగుపరచడంతో పాటు, క్వాంటం టెక్నాలజీ క్వాంటం కీ డిస్ట్రిబ్యూషన్ (QKD) వంటి క్వాంటం కమ్యూనికేషన్ వ్యవస్థలను కూడా మెరుగుపరుస్తుంది. పరిశోధకులు మైక్రోవేవ్ ఫోటాన్ల సబ్‌క్యారియర్‌ను క్వాంటం కీ డిస్ట్రిబ్యూషన్ (QKD) వ్యవస్థపై మల్టీప్లెక్సింగ్ చేయడం ద్వారా సబ్‌క్యారియర్ మల్టీప్లెక్స్ క్వాంటం కీ డిస్ట్రిబ్యూషన్ (SCM-QKD)ని ప్రదర్శించారు. ఇది బహుళ స్వతంత్ర క్వాంటం కీలను ఒకే తరంగదైర్ఘ్యం కాంతిపై ప్రసారం చేయడానికి అనుమతిస్తుంది, తద్వారా స్పెక్ట్రల్ సామర్థ్యాన్ని పెంచుతుంది.
డ్యూయల్-క్యారియర్ SCM-QKD వ్యవస్థ యొక్క భావన మరియు ప్రయోగాత్మక ఫలితాలను చిత్రం 2 చూపిస్తుంది:

క్వాంటం మైక్రోవేవ్ ఫోటోనిక్స్ టెక్నాలజీ ఆశాజనకంగా ఉన్నప్పటికీ, ఇంకా కొన్ని సవాళ్లు ఉన్నాయి:
1. పరిమిత రియల్-టైమ్ సామర్థ్యం: ప్రస్తుత వ్యవస్థకు సిగ్నల్‌ను పునర్నిర్మించడానికి చాలా అక్యుములేషన్ సమయం అవసరం.
2. బరస్ట్/సింగిల్ సిగ్నల్స్‌తో వ్యవహరించడంలో ఇబ్బంది: పునర్నిర్మాణం యొక్క గణాంక స్వభావం పునరావృతం కాని సిగ్నల్‌లకు దాని అనువర్తనాన్ని పరిమితం చేస్తుంది.
3. నిజమైన మైక్రోవేవ్ వేవ్‌ఫామ్‌గా మార్చండి: పునర్నిర్మించిన హిస్టోగ్రామ్‌ను ఉపయోగించదగిన వేవ్‌ఫామ్‌గా మార్చడానికి అదనపు దశలు అవసరం.
4. పరికర లక్షణాలు: మిశ్రమ వ్యవస్థలలో క్వాంటం మరియు మైక్రోవేవ్ ఫోటోనిక్ పరికరాల ప్రవర్తనపై మరింత అధ్యయనం అవసరం.
5. ఇంటిగ్రేషన్: నేడు చాలా వ్యవస్థలు స్థూలమైన వివిక్త భాగాలను ఉపయోగిస్తాయి.

ఈ సవాళ్లను పరిష్కరించడానికి మరియు ఈ రంగాన్ని ముందుకు తీసుకెళ్లడానికి, అనేక ఆశాజనక పరిశోధన దిశలు వెలువడుతున్నాయి:
1. రియల్ టైమ్ సిగ్నల్ ప్రాసెసింగ్ మరియు సింగిల్ డిటెక్షన్ కోసం కొత్త పద్ధతులను అభివృద్ధి చేయండి.
2. ద్రవ మైక్రోస్పియర్ కొలత వంటి అధిక సున్నితత్వాన్ని ఉపయోగించే కొత్త అప్లికేషన్‌లను అన్వేషించండి.
3. పరిమాణం మరియు సంక్లిష్టతను తగ్గించడానికి ఇంటిగ్రేటెడ్ ఫోటాన్లు మరియు ఎలక్ట్రాన్ల సాక్షాత్కారాన్ని కొనసాగించండి.
4. ఇంటిగ్రేటెడ్ క్వాంటం మైక్రోవేవ్ ఫోటోనిక్ సర్క్యూట్లలో మెరుగైన కాంతి-పదార్థ పరస్పర చర్యను అధ్యయనం చేయండి.
5. క్వాంటం మైక్రోవేవ్ ఫోటాన్ టెక్నాలజీని ఇతర ఉద్భవిస్తున్న క్వాంటం టెక్నాలజీలతో కలపండి.