Kuantikoaren aplikazioamikrouhinen fotonika teknologia
Seinale ahularen detekzioa
Mikrouhin fotonika kuantikoaren teknologiaren aplikazio itxaropentsuenetako bat mikrouhin/RF seinale oso ahulak detektatzea da. Fotoi bakarreko detekzioa erabiliz, sistema hauek askoz sentikorragoak dira metodo tradizionalak baino. Adibidez, ikertzaileek mikrouhin fotonika kuantikoaren sistema bat erakutsi dute, -112,8 dBm-ko seinaleak detektatu ditzakeena anplifikazio elektronikorik gabe. Sentikortasun ultra-altu honek aproposa bihurtzen du espazio sakoneko komunikazioak bezalako aplikazioetarako.
Mikrouhinen fotonikaseinaleen prozesamendua
Mikrouhin kuantikoaren fotonikak banda-zabalera handiko seinaleen prozesamendu funtzioak ere ezartzen ditu, hala nola fase-aldaketa eta iragazketa. Elementu optiko dispersibo bat erabiliz eta argiaren uhin-luzera doituz, ikertzaileek frogatu zuten RF fase-aldaketak 8 GHz-raino egiten dituela, RF iragazki-banda-zabalerak 8 GHz-raino. Garrantzitsua da ezaugarri horiek guztiak 3 GHz-ko elektronika erabiliz lortzen direla, eta horrek erakusten du errendimenduak banda-zabalera tradizionalaren mugak gainditzen dituela.
Maiztasun ez-lokala denbora-mapeatzea
Korapilaketa kuantikoaren gaitasun interesgarri bat maiztasun ez-lokala denborara mapatzea da. Teknika honek uhin jarraituz ponpatutako fotoi bakarreko iturri baten espektroa urruneko kokapen bateko denbora-domeinu batera mapa dezake. Sistemak fotoi bikote korapilatuak erabiltzen ditu, non izpi bat iragazki espektral batetik igarotzen den eta bestea elementu dispertsibo batetik. Fotoi korapilatuen maiztasun-mendekotasuna dela eta, iragazketa espektralaren modua ez-lokala denbora-domeinura mapatzen da.
1. irudiak kontzeptu hau ilustratzen du:
Metodo honek neurketa espektral malgua lor dezake neurtutako argi-iturria zuzenean manipulatu gabe.
Konprimitutako sentsazioa
Kuantikoamikrouhin optikoateknologiak banda zabaleko seinaleak konprimituta hautemateko metodo berria ere eskaintzen du. Detekzio kuantikoan berezko ausazkotasuna erabiliz, ikertzaileek berreskuratzeko gai den sentsore kuantiko konprimitu sistema bat frogatu dute.10 GHz-ko RFespektroak. Sistemak RF seinalea fotoi koherentearen polarizazio egoerara modulatzen du. Fotoi bakarreko detekzioak neurketa-matrize natural ausazkoa eskaintzen du sentsore konprimituarentzat. Horrela, banda zabaleko seinalea Yarnyquist laginketa-tasan leheneratu daiteke.
Gako kuantikoaren banaketa
Mikrouhin fotonikoen aplikazio tradizionalak hobetzeaz gain, teknologia kuantikoak komunikazio kuantikoko sistemak ere hobetu ditzake, hala nola gako kuantikoaren banaketa (QKD). Ikertzaileek azpieramaileen gako kuantikoaren banaketa multiplexatua (SCM-QKD) frogatu zuten mikrouhin fotoien azpieramaileak gako kuantikoaren banaketa (QKD) sistema batean multiplexatuz. Horri esker, hainbat gako kuantiko independente transmititu daitezke argiaren uhin-luzera bakarrean, eta horrela, eraginkortasun espektrala handituz.
2. irudiak SCM-QKD sistema bikoitzaren kontzeptua eta emaitza esperimentalak erakusten ditu:
Mikrouhin kuantikoaren fotonika teknologiak etorkizun oparoa badu ere, oraindik badaude zenbait erronka:
1. Denbora errealeko gaitasun mugatua: egungo sistemak metatze-denbora asko behar du seinalea berreraikitzeko.
2. Seinale eztanda/seinale bakunak kudeatzeko zailtasuna: Berreraikuntzaren izaera estatistikoak errepikatzen ez diren seinaleetara aplikatzeko aukera mugatzen du.
3. Benetako mikrouhin-uhin batera bihurtu: Berreraikitako histograma uhin-forma erabilgarri batean bihurtzeko urrats gehigarriak behar dira.
4. Gailuaren ezaugarriak: Sistema konbinatuetan gailu fotoniko kuantiko eta mikrouhinen portaera gehiago aztertu behar da.
5. Integrazioa: Gaur egungo sistema gehienek osagai diskretu handiak erabiltzen dituzte.
Erronka hauei aurre egiteko eta arloa aurrera eramateko, hainbat ikerketa-ildo itxaropentsu sortzen ari dira:
1. Seinaleak denbora errealean prozesatzeko eta detekzio bakarra egiteko metodo berriak garatzea.
2. Arakatu sentikortasun handia erabiltzen duten aplikazio berriak, hala nola mikrosfera likidoen neurketa.
3. Fotoi eta elektroi integratuen gauzatzea lortu tamaina eta konplexutasuna murrizteko.
4. Aztertu argi-materia elkarrekintza hobetua mikrouhin kuantikoen zirkuitu fotoniko integratuetan.
5. Mikrouhin kuantikoen fotoi-teknologia beste teknologia kuantiko emergente batzuekin konbinatzea.
Argitaratze data: 2024ko irailaren 2a