Mikrouhinen teknologia kuantikoa

Kuantikoamikrouhin-optikoateknologia
Mikrouhinen teknologia optikoaeremu indartsua bihurtu da, seinaleen prozesamenduan, komunikazioan, sentsazioan eta beste zenbait alderditan optikoen eta mikrouhinen teknologiaren abantailak konbinatuz. Hala ere, ohiko mikrouhin-sistema fotonikoek funtsezko muga batzuk dituzte, batez ere banda-zabalerari eta sentikortasunari dagokionez. Erronka horiek gainditzeko, ikertzaileak mikrouhin-fotonika kuantikoa aztertzen hasi dira, teknologia kuantikoaren kontzeptuak mikrouhin-fotonika eta mikrouhin-fotonika konbinatzen dituen eremu berri zirraragarria.

Mikrouhin-optikaren teknologia kuantikoaren oinarriak
Mikrouhin-optikaren teknologia kuantikoaren muina optiko tradizionala ordezkatzea dafotodetektagailuaurteanmikrouhin-fotoien loturasentsibilitate handiko fotoi bakarreko fotodetektagailu batekin. Horri esker, sistemak oso potentzia optiko maila baxuetan funtziona dezake, baita fotoi bakarreko mailaraino ere, banda zabalera areagotuz.
Mikrouhin-fotoi sistema kuantiko tipikoak hauek dira: 1. Fotoi bakarreko iturriak (adibidez, laser atenuatuak 2.Moduladore elektro-optikoamikrouhin/RF seinaleak kodetzeko 3. Seinale optikoa prozesatzeko osagaia4. Fotoi bakarreko detektagailuak (adibidez, nanoharile supereroaleen detektagailuak) 5. Denboraren araberako fotoi bakarreko zenbaketa (TCSPC) gailu elektronikoak
1. irudiak mikrouhin-fotoi-lotura tradizionalen eta mikrouhin-fotoi-lotura kuantikoen arteko konparazioa erakusten du:

Funtsezko aldea fotoi bakarreko detektagailuak eta TCSPC moduluak abiadura handiko fotodiodoen ordez erabiltzea da. Horrek seinale oso ahulak detektatzeko aukera ematen du, eta, itxaropentsu, banda-zabalera fotodetektagailu tradizionalen mugetatik haratago bultzatzen du.

Fotoi bakarra detektatzeko eskema
Fotoi bakarra detektatzeko eskema oso garrantzitsua da mikrouhin-fotoi sistema kuantikoetarako. Lan-printzipioa honako hau da: 1. Neurtutako seinalearekin sinkronizatutako abiarazte periodikoko seinalea TCSPC modulura bidaltzen da. 2. Fotoi bakarreko detektagailuak detektatutako fotoiak adierazten dituzten pultsu sorta bat ateratzen du. 3. TCSPC moduluak trigger-seinalearen eta detektaturiko fotoi bakoitzaren arteko denbora-aldea neurtzen du. 4. Hainbat abiarazte-begizta egin ondoren, detekzio-denboraren histograma ezartzen da. 5. Histogramak jatorrizko seinalearen uhin-forma berreraiki dezake.Matematikoki, une jakin batean fotoi bat detektatzeko probabilitatea momentu horretako potentzia optikoaren proportzionala dela froga daiteke. Beraz, detekzio-denboraren histogramak zehaztasunez irudika dezake neurtutako seinalearen uhin-forma.

Mikrouhinen teknologia kuantikoaren abantaila nagusiak
Mikrouhin-labeen sistema optiko tradizionalekin alderatuta, mikrouhin-fotonika kuantikoak hainbat abantaila nagusi ditu: 1. Sentikortasun oso handia: seinale oso ahulak detektatzen ditu fotoi bakarrera arte. 2. Banda-zabalera handitzea: fotodetektagailuaren banda-zabalerak mugatzen ez duena, fotoi-detektagailuaren denbora-jitter-ak bakarrik eragiten du. 3. Interferentziaren aurkako hobetua: TCSPC berreraikuntzak abiarazlean blokeatuta ez dauden seinaleak iragazi ditzake. 4. Zarata txikiagoa: detekzio eta anplifikazio fotoelektriko tradizionalak eragindako zarata saihestu.