Uwendung vun der Quantemikrowellenphotoniktechnologie

Uwendung vu QuantenMikrowellen-Photonikstechnologie

Detektioun vu schwaachem Signal
Eng vun de villverspriechendsten Uwendungen vun der Quantemikrowellenphotoniktechnologie ass d'Detektioun vun extrem schwaache Mikrowellen-/HF-Signaler. Duerch d'Benotzung vun der Eenzelphotonendetektioun si dës Systemer vill méi empfindlech wéi traditionell Methoden. Zum Beispill hunn d'Fuerscher e Quantemikrowellenphotonescht System demonstréiert, dat Signaler bis zu -112,8 dBm ouni elektronesch Verstäerkung detektéiere kann. Dës ultrahéich Empfindlechkeet mécht et ideal fir Uwendungen wéi Déifraumkommunikatioun.

MikrowellenphotonikSignalveraarbechtung
Quantemikrowellenphotonik implementéiert och Signalveraarbechtungsfunktiounen mat héijer Bandbreet, wéi Phasenverschiebung a Filterung. Andeems se en dispersivt optescht Element benotzen an d'Wellenlängt vum Liicht upassen, hunn d'Fuerscher d'Tatsaach demonstréiert, datt HF-Phasenverschiebungen bis zu 8 GHz an HF-Filterbandbreeten bis zu 8 GHz entstinn. Wichteg ass, datt dës Funktiounen all mat 3 GHz Elektronik erreecht ginn, wat weist, datt d'Leeschtung déi traditionell Bandbreetlimiten iwwerschreit.

Net-lokal Frequenz-zu-Zäit-Mapping
Eng interessant Fäegkeet, déi duerch Quanteverschränkung entstanen ass, ass d'Ofbildung vun net-lokaler Frequenz op Zäit. Dës Technik kann de Spektrum vun enger kontinuéierlech wellengepompelter Eenzelphotonquell op en Zäitberäich op enger ofgeleeëner Plaz ofbilden. De System benotzt entangled Photonpairen, bei deenen ee Stral duerch e Spektralfilter an deen aneren duerch en dispersivt Element geet. Wéinst der Frequenzofhängegkeet vun entangled Photonen gëtt de spektral Filtermodus net-lokal op den Zäitberäich ofbild.
Figur 1 illustréiert dëst Konzept:

Dës Method kann flexibel Spektralmiessunge erreechen, ouni déi gemoossen Liichtquell direkt ze manipuléieren.

Kompriméiert Detektioun
QuanteMikrowellenoptikD'Technologie bitt och eng nei Method fir d'kompriméiert Detektioun vu Breitbandsignaler. Mat Hëllef vun der Zoufällegkeet, déi an der Quantendetektioun inherent ass, hunn d'Fuerscher e kompriméiert Quantendetektiounssystem demonstréiert, dat fäeg ass, ...10 GHz HFSpektren. De System moduléiert den HF-Signal op den Polarisatiounszoustand vum kohärente Photon. D'Detektioun vun engem Eenzelphoton liwwert dann eng natierlech zoufälleg Miessmatrix fir kompriméiert Detektioun. Op dës Manéier kann de Breitbandsignal mat der Yarnyquist-Samplingrate restauréiert ginn.

Quante Schlësselverdeelung
Nieft der Verbesserung vun traditionelle Mikrowellenphotoneschen Uwendungen kann d'Quantetechnologie och Quantekommunikatiounssystemer wéi d'Quantenschlësselverdeelung (QKD) verbesseren. D'Fuerscher hunn d'Subcarrier Multiplex Quantenschlësselverdeelung (SCM-QKD) demonstréiert andeems se Mikrowellenphotonen-Subcarrier op e Quantenschlësselverdeelungssystem (QKD) multiplexéieren. Dëst erlaabt et, verschidde onofhängeg Quantenschlësselen iwwer eng eenzeg Wellelängt vum Liicht ze iwwerdroen, wouduerch d'Spektraleffizienz erhéicht gëtt.
Figur 2 weist de Konzept an d'experimentell Resultater vum Dual-Carrier SCM-QKD System:

Och wann d'Technologie vun der Quantemikrowellenphotonik villverspriechend ass, gëtt et nach ëmmer e puer Erausfuerderungen:
1. Limitéiert Echtzäitfäegkeeten: Dat aktuellt System brauch vill Zäit fir d'Signal ze rekonstruéieren.
2. Schwieregkeeten beim Ëmgang mat Burst-/Eenzelsignaler: Déi statesch Natur vun der Rekonstruktioun limitéiert hir Uwendbarkeet op net-widderhuelend Signaler.
3. An eng richteg Mikrowellenform ëmwandelen: Zousätzlech Schrëtt sinn néideg fir den rekonstruéierten Histogramm an eng brauchbar Welleform ëmzewandelen.
4. Charakteristike vun den Apparater: Weider Studien iwwer d'Verhale vu Quante- a Mikrowellenphotoneschen Apparater a kombinéierte Systemer sinn néideg.
5. Integratioun: Déi meescht Systemer benotzen hautdesdaags grouss, diskret Komponenten.

Fir dës Erausfuerderungen ze bewältegen an de Beräich virunzedreiwen, entstinn eng Rei vu villverspriechenden Fuerschungsrichtungen:
1. Nei Methoden fir Echtzäit-Signalveraarbechtung an Eenzeldetektioun entwéckelen.
2. Nei Uwendungen entdecken, déi héich Empfindlechkeet benotzen, wéi zum Beispill d'Miessung vu flëssege Mikrokugelen.
3. D'Realisatioun vun integréierte Photonen an Elektronen verfollegen, fir Gréisst a Komplexitéit ze reduzéieren.
4. Studéiert déi verbessert Interaktioun tëscht Liicht a Matière an integréierte Quantemikrowellen-photonesche Schaltkreesser.
5. Kombinéiert d'Quantemikrowellenphotonentechnologie mat aneren opkomende Quantetechnologien.