క్వాంటం మైక్రోవేవ్ ఫోటోనిక్స్ టెక్నాలజీ అప్లికేషన్

క్వాంటం యొక్క అప్లికేషన్మైక్రోవేవ్ ఫోటోనిక్స్ టెక్నాలజీ

బలహీనమైన సిగ్నల్ గుర్తింపు
క్వాంటం మైక్రోవేవ్ ఫోటోనిక్స్ టెక్నాలజీ యొక్క అత్యంత ఆశాజనకమైన అప్లికేషన్‌లలో ఒకటి చాలా బలహీనమైన మైక్రోవేవ్/RF సిగ్నల్‌లను గుర్తించడం. ఒకే ఫోటాన్ గుర్తింపును ఉపయోగించడం ద్వారా, ఈ వ్యవస్థలు సాంప్రదాయ పద్ధతుల కంటే చాలా సున్నితంగా ఉంటాయి. ఉదాహరణకు, ఎటువంటి ఎలక్ట్రానిక్ యాంప్లిఫికేషన్ లేకుండా -112.8 dBm కంటే తక్కువ సిగ్నల్‌లను గుర్తించగల క్వాంటం మైక్రోవేవ్ ఫోటోనిక్ సిస్టమ్‌ను పరిశోధకులు ప్రదర్శించారు. ఈ అల్ట్రా-హై సెన్సిటివిటీ డీప్ స్పేస్ కమ్యూనికేషన్‌ల వంటి అప్లికేషన్‌లకు దీన్ని ఆదర్శంగా చేస్తుంది.

మైక్రోవేవ్ ఫోటోనిక్స్సిగ్నల్ ప్రాసెసింగ్
క్వాంటం మైక్రోవేవ్ ఫోటోనిక్స్ ఫేజ్ షిఫ్టింగ్ మరియు ఫిల్టరింగ్ వంటి హై-బ్యాండ్‌విడ్త్ సిగ్నల్ ప్రాసెసింగ్ ఫంక్షన్‌లను కూడా అమలు చేస్తుంది. చెదరగొట్టే ఆప్టికల్ మూలకాన్ని ఉపయోగించడం ద్వారా మరియు కాంతి తరంగదైర్ఘ్యాన్ని సర్దుబాటు చేయడం ద్వారా, RF దశ 8 GHz RF ఫిల్టరింగ్ బ్యాండ్‌విడ్త్‌లను 8 GHz వరకు మారుస్తుందనే వాస్తవాన్ని పరిశోధకులు ప్రదర్శించారు. ముఖ్యముగా, ఈ లక్షణాలన్నీ 3 GHz ఎలక్ట్రానిక్స్ ఉపయోగించి సాధించబడ్డాయి, ఇది పనితీరు సాంప్రదాయ బ్యాండ్‌విడ్త్ పరిమితులను మించిందని చూపిస్తుంది

టైమ్ మ్యాపింగ్‌కు స్థానికేతర ఫ్రీక్వెన్సీ
క్వాంటం ఎంటాంగిల్‌మెంట్ ద్వారా తీసుకురాబడిన ఒక ఆసక్తికరమైన సామర్ధ్యం నాన్-లోకల్ ఫ్రీక్వెన్సీని టైమ్‌కి మ్యాపింగ్ చేయడం. ఈ సాంకేతికత నిరంతర-వేవ్ పంప్ చేయబడిన సింగిల్-ఫోటాన్ మూలం యొక్క స్పెక్ట్రమ్‌ను రిమోట్ ప్రదేశంలో టైమ్ డొమైన్‌కు మ్యాప్ చేయగలదు. సిస్టమ్ చిక్కుబడ్డ ఫోటాన్ జతలను ఉపయోగిస్తుంది, దీనిలో ఒక బీమ్ స్పెక్ట్రల్ ఫిల్టర్ గుండా వెళుతుంది మరియు మరొకటి చెదరగొట్టే మూలకం గుండా వెళుతుంది. చిక్కుకున్న ఫోటాన్‌ల ఫ్రీక్వెన్సీ డిపెండెన్స్ కారణంగా, స్పెక్ట్రల్ ఫిల్టరింగ్ మోడ్ స్థానికంగా టైమ్ డొమైన్‌కు మ్యాప్ చేయబడుతుంది.
మూర్తి 1 ఈ భావనను వివరిస్తుంది:

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

కంప్రెస్డ్ సెన్సింగ్
క్వాంటంమైక్రోవేవ్ ఆప్టికల్సాంకేతికత బ్రాడ్‌బ్యాండ్ సిగ్నల్స్ యొక్క కంప్రెస్డ్ సెన్సింగ్ కోసం కొత్త పద్ధతిని కూడా అందిస్తుంది. క్వాంటం డిటెక్షన్‌లో అంతర్లీనంగా ఉన్న యాదృచ్ఛికతను ఉపయోగించి, పరిశోధకులు కోలుకునే సామర్థ్యం గల క్వాంటం కంప్రెస్డ్ సెన్సింగ్ సిస్టమ్‌ను ప్రదర్శించారు.10 GHz RFస్పెక్ట్రా. సిస్టమ్ RF సిగ్నల్‌ను పొందికైన ఫోటాన్ యొక్క ధ్రువణ స్థితికి మాడ్యులేట్ చేస్తుంది. సింగిల్-ఫోటాన్ డిటెక్షన్ అప్పుడు కంప్రెస్డ్ సెన్సింగ్ కోసం సహజమైన 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 సిస్టమ్‌లను కూడా మెరుగుపరుస్తుంది. మైక్రోవేవ్ ఫోటాన్‌ల సబ్‌క్యారియర్‌ను క్వాంటం కీ డిస్ట్రిబ్యూషన్ (QKD) సిస్టమ్‌లో మల్టీప్లెక్సింగ్ చేయడం ద్వారా పరిశోధకులు సబ్‌క్యారియర్ మల్టీప్లెక్స్ క్వాంటం కీ డిస్ట్రిబ్యూషన్ (SCM-QKD)ని ప్రదర్శించారు. ఇది బహుళ స్వతంత్ర క్వాంటం కీలను కాంతి యొక్క ఒకే తరంగదైర్ఘ్యంపై ప్రసారం చేయడానికి అనుమతిస్తుంది, తద్వారా స్పెక్ట్రల్ సామర్థ్యాన్ని పెంచుతుంది.
డ్యూయల్-క్యారియర్ SCM-QKD సిస్టమ్ యొక్క భావన మరియు ప్రయోగాత్మక ఫలితాలను మూర్తి 2 చూపుతుంది:

క్వాంటం మైక్రోవేవ్ ఫోటోనిక్స్ సాంకేతికత ఆశాజనకంగా ఉన్నప్పటికీ, ఇంకా కొన్ని సవాళ్లు ఉన్నాయి:
1. పరిమిత నిజ-సమయ సామర్థ్యం: ప్రస్తుత సిస్టమ్‌కు సిగ్నల్‌ను పునర్నిర్మించడానికి చాలా సంచిత సమయం అవసరం.
2. బర్స్ట్/సింగిల్ సిగ్నల్స్‌తో వ్యవహరించడంలో ఇబ్బంది: పునర్నిర్మాణం యొక్క గణాంక స్వభావం పునరావృతం కాని సంకేతాలకు దాని వర్తింపును పరిమితం చేస్తుంది.
3. నిజమైన మైక్రోవేవ్ వేవ్‌ఫార్మ్‌కి మార్చండి: పునర్నిర్మించిన హిస్టోగ్రామ్‌ను ఉపయోగించగల తరంగ రూపంలోకి మార్చడానికి అదనపు దశలు అవసరం.
4. పరికర లక్షణాలు: మిశ్రమ వ్యవస్థలలో క్వాంటం మరియు మైక్రోవేవ్ ఫోటోనిక్ పరికరాల ప్రవర్తనపై మరింత అధ్యయనం అవసరం.
5. ఇంటిగ్రేషన్: నేడు చాలా సిస్టమ్‌లు స్థూలమైన వివిక్త భాగాలను ఉపయోగిస్తాయి.

ఈ సవాళ్లను ఎదుర్కొనేందుకు మరియు క్షేత్రాన్ని ముందుకు తీసుకెళ్లేందుకు, అనేక ఆశాజనక పరిశోధన దిశలు వెలువడుతున్నాయి:
1. నిజ-సమయ సిగ్నల్ ప్రాసెసింగ్ మరియు సింగిల్ డిటెక్షన్ కోసం కొత్త పద్ధతులను అభివృద్ధి చేయండి.
2. లిక్విడ్ మైక్రోస్పియర్ కొలత వంటి అధిక సున్నితత్వాన్ని ఉపయోగించుకునే 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 అభివృద్ధి చెందుతున్న క్వాంటం టెక్నాలజీలతో కలపండి.