क्वांटम मायक्रोवेव्ह ऑप्टिकल तंत्रज्ञान

क्वांटममायक्रोवेव्ह ऑप्टिकलतंत्रज्ञान
मायक्रोवेव्ह ऑप्टिकल तंत्रज्ञानसिग्नल प्रोसेसिंग, कम्युनिकेशन, सेन्सिंग आणि इतर पैलूंमध्ये ऑप्टिकल आणि मायक्रोवेव्ह तंत्रज्ञानाचे फायदे एकत्र आणणारे हे एक शक्तिशाली क्षेत्र बनले आहे. तथापि, पारंपरिक मायक्रोवेव्ह फोटोनिक प्रणालींना काही प्रमुख मर्यादांचा सामना करावा लागतो, विशेषतः बँडविड्थ आणि संवेदनशीलतेच्या बाबतीत. या आव्हानांवर मात करण्यासाठी, संशोधक क्वांटम मायक्रोवेव्ह फोटोनिक्सचा शोध घेऊ लागले आहेत – हे एक रोमांचक नवीन क्षेत्र आहे जे क्वांटम तंत्रज्ञानाच्या संकल्पनांना मायक्रोवेव्ह फोटोनिक्ससोबत जोडते.

क्वांटम मायक्रोवेव्ह ऑप्टिकल तंत्रज्ञानाची मूलतत्त्वे
क्वांटम मायक्रोवेव्ह ऑप्टिकल तंत्रज्ञानाचा गाभा पारंपरिक ऑप्टिकल पद्धतींची जागा घेणे हा आहे.फोटोडिटेक्टरमध्येमायक्रोवेव्ह फोटॉन लिंकउच्च-संवेदनशीलता असलेल्या सिंगल-फोटॉन फोटोडिटेक्टरसह. यामुळे प्रणालीला अत्यंत कमी ऑप्टिकल पॉवर पातळीवर, अगदी सिंगल-फोटॉन पातळीपर्यंतही, कार्य करता येते आणि त्याचबरोबर बँडविड्थमध्ये संभाव्य वाढही होते.
ठराविक क्वांटम मायक्रोवेव्ह फोटॉन प्रणालींमध्ये खालील गोष्टींचा समावेश होतो: १. एकल-फोटॉन स्रोत (उदा., क्षीण केलेले लेझर २.इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटरमायक्रोवेव्ह/आरएफ सिग्नल एन्कोड करण्यासाठी ३. ऑप्टिकल सिग्नल प्रोसेसिंग घटक ४. सिंगल फोटॉन डिटेक्टर (उदा. सुपरकंडक्टिंग नॅनोवायर डिटेक्टर) ५. टाइम डिपेंडेंट सिंगल फोटॉन काउंटिंग (TCSPC) इलेक्ट्रॉनिक उपकरणे
आकृती १ मध्ये पारंपरिक मायक्रोवेव्ह फोटॉन लिंक्स आणि क्वांटम मायक्रोवेव्ह फोटॉन लिंक्स यांच्यातील तुलना दर्शविली आहे:

मुख्य फरक म्हणजे हाय-स्पीड फोटोडायोड्सऐवजी सिंगल फोटॉन डिटेक्टर आणि टीसीएसपीसी मॉड्यूल्सचा वापर. यामुळे अत्यंत क्षीण सिग्नल शोधणे शक्य होते, आणि त्याचबरोबर पारंपरिक फोटोडिटेक्टर्सच्या मर्यादांच्या पलीकडे बँडविड्थ वाढवण्याची आशा आहे.

एकल फोटॉन शोध योजना
क्वांटम मायक्रोवेव्ह फोटॉन प्रणालींसाठी एकल फोटॉन शोध योजना खूप महत्त्वाची आहे. तिचे कार्यतत्त्व खालीलप्रमाणे आहे: १. मोजलेल्या सिग्नलसोबत समक्रमित केलेला नियतकालिक ट्रिगर सिग्नल TCSPC मॉड्यूलला पाठवला जातो. २. एकल फोटॉन डिटेक्टर शोधलेल्या फोटॉन्सचे प्रतिनिधित्व करणाऱ्या पल्सेसची एक मालिका आउटपुट करतो. ३. TCSPC मॉड्यूल ट्रिगर सिग्नल आणि प्रत्येक शोधलेल्या फोटॉनमधील वेळेचा फरक मोजतो. ४. अनेक ट्रिगर लूपनंतर, शोध वेळेचा हिस्टोग्राम स्थापित केला जातो. ५. हा हिस्टोग्राम मूळ सिग्नलच्या वेव्हफॉर्मची पुनर्रचना करू शकतो. गणितानुसार, हे दाखवता येते की दिलेल्या वेळी फोटॉन शोधण्याची संभाव्यता त्या वेळेच्या ऑप्टिकल पॉवरच्या प्रमाणात असते. म्हणून, शोध वेळेचा हिस्टोग्राम मोजलेल्या सिग्नलच्या वेव्हफॉर्मचे अचूकपणे प्रतिनिधित्व करू शकतो.

क्वांटम मायक्रोवेव्ह ऑप्टिकल तंत्रज्ञानाचे प्रमुख फायदे
पारंपरिक मायक्रोवेव्ह ऑप्टिकल प्रणालींच्या तुलनेत, क्वांटम मायक्रोवेव्ह फोटोनिक्सचे अनेक प्रमुख फायदे आहेत: १. अत्यंत उच्च संवेदनशीलता: एकल फोटॉन पातळीपर्यंतचे अत्यंत क्षीण सिग्नल शोधते. २. बँडविड्थमध्ये वाढ: फोटोडिटेक्टरच्या बँडविड्थने मर्यादित नाही, केवळ एकल फोटॉन डिटेक्टरच्या टाइमिंग जिटरमुळे प्रभावित होते. ३. वर्धित हस्तक्षेप-विरोधी क्षमता: TCSPC पुनर्रचना ट्रिगरशी लॉक नसलेले सिग्नल फिल्टर करू शकते. ४. कमी आवाज: पारंपरिक फोटोइलेक्ट्रिक डिटेक्शन आणि ॲम्प्लिफिकेशनमुळे होणारा आवाज टाळते.