Anwendung der Quantenmikrowellen -Photonik -Technologie

Anwendung von QuantenMikrowellen -Photonik -Technologie

Schwache Signalerkennung
Eine der vielversprechendsten Anwendungen der Quantenmikrowellen -Photonik -Technologie ist die Erkennung extrem schwacher Mikrowellen-/HF -Signale. Durch die Verwendung einer einzelnen Photonenerkennung sind diese Systeme weitaus empfindlicher als herkömmliche Methoden. Beispielsweise haben die Forscher ein quantenmikrowellenfotonisches System nachgewiesen, das Signale von -112,8 dBm ohne elektronische Amplifikation erkennen kann. Diese ultrahohe Sensibilität macht sie ideal für Anwendungen wie Deep Space Communications.

MikrowellenphotonikSignalverarbeitung
Quantenmikrowellenphotonik implementiert auch Signalverarbeitungsfunktionen mit hoher Bandbreite wie Phasenwechsel und Filterung. Durch die Verwendung eines dispersiven optischen Elements und der Anpassung der Wellenlänge des Lichts zeigten die Forscher die Tatsache, dass die HF -Phase bis zu 8 GHz HF -Filterbandbreiten bis zu 8 GHz verschiebt. Wichtig ist, dass diese Merkmale mit 3 GHz -Elektronik erreicht werden, was zeigt, dass die Leistung herkömmliche Bandbreitengrenzen überschreitet

Nicht-lokale Frequenz zum Zeitzuordnung
Eine interessante Fähigkeit, die durch Quantenverstriche verursacht wird, ist die Zuordnung der nicht lokalen Frequenz auf die Zeit. Diese Technik kann das Spektrum einer mit kontinuierlichen Wellen gepumpten Ein-Photonen-Quelle an einem Zeitbereich an einem abgelegenen Ort abbilden. Das System verwendet verwickelte Photonenpaare, bei denen ein Strahl durch einen Spektralfilter und der andere durch ein dispersives Element fließt. Aufgrund der Frequenzabhängigkeit von verwickelten Photonen wird der Spektralfiltermodus nicht auf die Zeitdomäne abgebildet.
Abbildung 1 zeigt dieses Konzept:

Diese Methode kann eine flexible spektrale Messung erreichen, ohne die gemessene Lichtquelle direkt zu manipulieren.

Komprimierte Erfindung
Quantenmikrowelle optischDie Technologie bietet auch eine neue Methode zur komprimierten Erfassung von Breitbandsignalen. Unter Verwendung der Zufälligkeit, die der Quantenerkennung inhärent ist10 GHz RFSpektren. Das System moduliert das HF -Signal am Polarisationszustand des kohärenten Photons. Die Einzelphotonenerkennung liefert dann eine natürliche Zufallsmessmatrix für die komprimierte Erfindung. Auf diese Weise kann das Breitbandsignal an der Yarnyquist -Stichprobenrate wiederhergestellt werden.

Quantenschlüsselverteilung
Neben der Verbesserung der herkömmlichen mikrowellen photonischen Anwendungen kann die Quantentechnologie auch die Quantenkommunikationssysteme wie die Quantenschlüsselverteilung (QKD) verbessern. Die Forscher zeigten die Multiplex-Quantenschlüsselverteilung (SCM-QKD) Subträger durch Multiplex-Mikrowellen-Photonen-Unterträger auf ein Quantenschlüsselverteilungssystem (QKD). Auf diese Weise können mehrere unabhängige Quantenschlüssel über eine einzelne Lichtwellenlänge übertragen werden, wodurch die spektrale Effizienz zunimmt.
Abbildung 2 zeigt das Konzept und die experimentellen Ergebnisse des Dual-Carrier-SCM-QKD-Systems:

Obwohl die Quantenmikrowellen -Photonik -Technologie vielversprechend ist, gibt es immer noch einige Herausforderungen:
1. Begrenzte Echtzeitfähigkeit: Das aktuelle System erfordert eine Menge Akkumulationszeit, um das Signal zu rekonstruieren.
2..
3.. Konvertieren in eine reale Mikrowellenwellenform: Zusätzliche Schritte sind erforderlich, um das rekonstruierte Histogramm in eine verwendbare Wellenform umzuwandeln.
4. Geräteeigenschaften: Es ist erforderlich, das Verhalten von Quanten- und Mikrowellen -photonischen Geräten in kombinierten Systemen zu untersuchen.
5. Integration: Die meisten Systeme heute verwenden sperrige diskrete Komponenten.

Um diese Herausforderungen zu bewältigen und das Feld voranzutreiben, entstehen eine Reihe vielversprechender Forschungsrichtungen:
1. Entwickeln Sie neue Methoden für die Echtzeit-Signalverarbeitung und Einzelerkennung.
2. Erforschen Sie neue Anwendungen, die eine hohe Empfindlichkeit verwenden, wie z.
3.. Verfolgen Sie die Realisierung integrierter Photonen und Elektronen, um die Größe und Komplexität zu verringern.
4. Untersuchen Sie die verstärkte Lichtmeisterwechselwirkung in integrierten Photonikkreisen der integrierten Quantenmikrowellen.
5. Kombinieren Sie die Quantenmikrowellen -Photonentechnologie mit anderen aufkommenden Quantentechnologien.