Kuantuaren aplikazioamikrouhinen fotonika teknologia
Seinale ahula hautematea
Mikrouhinen fotonika kuantikoaren teknologiaren aplikaziorik itxaropentsuenetako bat mikrouhin/RF seinale oso ahulak detektatzea da. Fotoi bakarreko detekzioa erabiliz, sistema hauek metodo tradizionalak baino askoz sentikorragoak dira. Esaterako, ikertzaileek mikrouhin-sistema fotoniko kuantiko bat frogatu dute, -112,8 dBm-ko seinaleak detektatzeko inongo anplifikazio elektronikorik gabe. Sentsibilitate oso altu honek espazio sakoneko komunikazioak bezalako aplikazioetarako aproposa da.
Mikrouhinen fotonikaseinaleen prozesamendua
Mikrouhin-fotonika kuantikoak banda zabalera handiko seinaleak prozesatzeko funtzioak ere ezartzen ditu, hala nola fase-aldaketa eta iragazketa. Elementu optiko sakabanatzaile bat erabiliz eta argiaren uhin-luzera egokituz, ikertzaileek frogatu zuten RF fase-aldaketa 8 GHz-ra arte RF iragazketa banda-zabalera 8 GHz-ra arte. Garrantzitsuena, ezaugarri hauek guztiak 3 GHz elektronika erabiliz lortzen dira, eta horrek erakusten du errendimenduak ohiko banda-zabaleraren mugak gainditzen dituela.
Frekuentzia ez-lokaleko denbora-mapaketa
Entanglement kuantikoak eragindako gaitasun interesgarri bat maiztasun lokala ez den denboran mapatzea da. Teknika honek uhin jarraituan ponpatutako fotoi bakarreko iturri baten espektroa urruneko kokapen batean denbora-domeinu batera mapeatu dezake. Sistemak fotoi-bikote korapilatuak erabiltzen ditu, zeinetan izpi bat iragazki espektral batetik igarotzen da eta bestea elementu barreiatzaile batetik igarotzen da. Fotoi korapilatuen maiztasun-menpekotasuna dela eta, iragazketa espektrala modua denbora-domeinuarekin ez-lokalki mapatzen da.
1. irudiak kontzeptu hau erakusten du:
Metodo honek neurketa espektral malgua lor dezake, neurtutako argi iturria zuzenean manipulatu gabe.
Sentsazio konprimitua
Kuantikoamikrouhin-optikoateknologiak banda zabaleko seinaleen detektatzeko metodo berri bat ere eskaintzen du. Detekzio kuantikoaren berezko ausazkotasuna erabiliz, ikertzaileek berreskuratzeko gai den sentsore konprimitu kuantiko sistema bat frogatu dute.10 GHz RFespektroak. Sistemak RF seinalea fotoi koherentearen polarizazio egoerara modulatzen du. Fotoi bakarreko detekzioak orduan ausazko neurketa-matrize natural bat eskaintzen du konprimitutako sentsaziorako. Modu honetan, banda zabaleko seinalea Yarnyquist-en laginketa-tasan berreskuratu daiteke.
Gako kuantikoen banaketa
Mikrouhinen aplikazio fotoniko tradizionalak hobetzeaz gain, teknologia kuantikoak komunikazio sistema kuantikoak hobetu ditzake, hala nola gakoen banaketa kuantikoa (QKD). Ikertzaileek gako kuantikoen banaketa (SCM-QKD) frogatu zuten mikrouhin-fotoiaren azpieramailearen multiplexazio gako kuantikoen (QKD) sistema batean. Horri esker, hainbat gako kuantiko independenteak argiaren uhin-luzera bakarrean transmititu daitezke, eta horrela eraginkortasun espektrala areagotzen da.
2. irudiak eramaile bikoitzeko SCM-QKD sistemaren kontzeptua eta emaitza esperimentalak erakusten ditu:
Mikrouhinen fotonika kuantikoen teknologia itxaropentsua bada ere, oraindik erronka batzuk daude:
1. Denbora errealeko gaitasun mugatua: egungo sistemak metaketa denbora asko behar du seinalea berreraikitzeko.
2. Leherketa/seinale bakarrei aurre egiteko zailtasunak: berreraikuntzaren izaera estatistikoak errepikatzen ez diren seinaleetarako aplikagarritasuna mugatzen du.
3. Bihurtu mikrouhin-uhin erreal batera: urrats gehigarriak behar dira berreraikitako histograma uhin erabilgarri bihurtzeko.
4. Gailuaren ezaugarriak: sistema konbinatuetan gailu fotoniko kuantikoen eta mikrouhinen portaerari buruzko azterketa gehiago behar da.
5. Integrazioa: gaur egungo sistema gehienek osagai diskretu handiak erabiltzen dituzte.
Erronka horiei aurre egiteko eta eremuan aurrera egiteko, itxaropentsuko ikerketa-ildo batzuk sortzen ari dira:
1. Seinale denbora errealean prozesatzeko eta detektatzeko metodo berriak garatzea.
2. Arakatu sentsibilitate handia erabiltzen duten aplikazio berriak, adibidez, mikroesferen likidoen neurketa.
3. Tamaina eta konplexutasuna murrizteko fotoi eta elektroi integratuen errealizazioan jarraitzea.
4. Mikrouhinen zirkuitu fotoniko kuantiko integratuetan argi-materia elkarrekintza hobetua aztertzea.
5. Konbinatu mikrouhin-fotoi kuantikoen teknologia sortzen ari diren beste teknologia kuantiko batzuekin.
Argitalpenaren ordua: 2024-02-09