Notkun skammtafræðilegrar örbylgjuljóstækni

Notkun skammtafræðiörbylgjuljóstækni

Veik merkjagreining
Ein af efnilegustu notkunarmöguleikum skammtafræðilegrar örbylgjuljósfræðitækni er greining á afar veikum örbylgju-/útvarpsbylgjumerkjum. Með því að nota staka ljóseindagreiningu eru þessi kerfi mun næmari en hefðbundnar aðferðir. Til dæmis hafa vísindamennirnir sýnt fram á skammtafræðilegt örbylgjuljósfræðikerfi sem getur greint merki allt niður í -112,8 dBm án nokkurrar rafrænnar mögnunar. Þessi afar mikla næmni gerir það tilvalið fyrir notkun eins og fjarskipti í geimnum.

Örbylgjuljósfræðimerkjavinnsla
Kvanta örbylgjuljósfræði innleiðir einnig merkjavinnsluaðgerðir með mikilli bandvídd eins og fasabreytingu og síun. Með því að nota dreifandi ljósleiðara og aðlaga bylgjulengd ljóss sýndu vísindamennirnir fram á að RF fasabreytingar allt að 8 GHz geta aukið bandvídd RF síunar allt að 8 GHz. Mikilvægt er að hafa í huga að þessir eiginleikar eru allir náðir með 3 GHz rafeindabúnaði, sem sýnir að afköstin fara fram úr hefðbundnum bandvíddarmörkum.

Óstaðbundin tíðni-til-tíma kortlagning
Einn áhugaverður eiginleiki sem skammtaflækjur hafa í för með sér er vörpun óstaðbundinnar tíðni á tíma. Þessi tækni getur varpað litróf samfelldrar bylgjudældrar eins ljóseindagjafa á tímasvið á afskekktum stað. Kerfið notar flæktar ljóseindapör þar sem annar geislinn fer í gegnum litrófssíu og hinn fer í gegnum dreifingarþátt. Vegna tíðniháðrar flæktra ljóseinda er litrófssíunin varpað óstaðbundið á tímasviðið.
Mynd 1 sýnir þetta hugtak:

Þessi aðferð getur náð sveigjanlegum litrófsmælingum án þess að stjórna mældu ljósgjafanum beint.

Þjappað skynjun
Kvantumörbylgjuofn sjóntækiTæknin býður einnig upp á nýja aðferð til að skynja breiðbandsmerki með þjöppun. Með því að nota handahófskennda eiginleika skammtagreiningar hafa vísindamenn sýnt fram á skammtafræðilega þjappað skynjunarkerfi sem getur endurheimt10 GHz útvarpsbylgjurlitróf. Kerfið breytir útvarpsbylgjumerkinu í skautunarástand samhangandi ljóseindarinnar. Greining á einni ljóseind ​​veitir síðan náttúrulega handahófskennda mælifylki fyrir þjappaða skynjun. Á þennan hátt er hægt að endurheimta breiðbandsmerkið með Yarnyquist sýnatökutíðni.

Dreifing skammtalykla
Auk þess að bæta hefðbundnar örbylgjuljósfræðilegar notkunarmöguleika getur skammtatækni einnig bætt skammtasamskiptakerfi eins og skammtalykildreifingu (QKD). Rannsakendurnir sýndu fram á margföldun skammtalykildreifingar með undirberum (SCM-QKD) með því að margfalda undirbera örbylgjuljóseinda yfir á skammtalykildreifingarkerfi (QKD). Þetta gerir kleift að senda marga óháða skammtalykla yfir eina bylgjulengd ljóss, og þar með auka litrófsnýtni.
Mynd 2 sýnir hugmyndina og tilraunaniðurstöður tvíburðar SCM-QKD kerfisins:

Þó að örbylgjuofnsljóstækni í skammtafræði sé efnileg, þá eru enn nokkrar áskoranir:
1. Takmörkuð rauntímageta: Núverandi kerfi þarfnast mikils uppsöfnunartíma til að endurbyggja merkið.
2. Erfiðleikar við að takast á við sprungu-/stök merki: Tölfræðileg eðli endurgerðarinnar takmarkar notagildi hennar fyrir merki sem endurtaka sig ekki.
3. Umbreyta í raunverulega örbylgjuform: Frekari skref eru nauðsynleg til að umbreyta endurgerðu súluritinu í nothæfa bylgjuform.
4. Eiginleikar tækja: Frekari rannsókna er þörf á hegðun skammta- og örbylgjuljósfræðilegra tækja í sameinuðum kerfum.
5. Samþætting: Flest kerfi í dag nota fyrirferðarmikla staka íhluti.

Til að takast á við þessar áskoranir og efla sviðið eru nokkrar efnilegar rannsóknarleiðir að koma fram:
1. Þróa nýjar aðferðir til rauntíma merkjavinnslu og stakrar greiningar.
2. Kannaðu ný forrit sem nýta sér mikla næmni, svo sem mælingar á fljótandi örkúlum.
3. Stefna að því að útfæra samþættar ljóseindir og rafeindir til að draga úr stærð og flækjustigi.
4. Rannsakið aukin víxlverkun ljóss og efnis í samþættum skammtafræðilegum örbylgjuofnarásum.
5. Sameina skammtafræðilega örbylgjufótónatækni við aðra nýja skammtafræðilega tækni.