क्वांटम मायक्रोवेव्ह फोटॉनिक्स तंत्रज्ञानाचा अनुप्रयोग

क्वांटमचा अर्जमायक्रोवेव्ह फोटॉनिक्स तंत्रज्ञान

कमकुवत सिग्नल शोध
क्वांटम मायक्रोवेव्ह फोटॉनिक्स तंत्रज्ञानाचा सर्वात आशादायक अनुप्रयोग म्हणजे अत्यंत कमकुवत मायक्रोवेव्ह/आरएफ सिग्नल शोधणे. एकल फोटॉन शोध वापरून, या प्रणाली पारंपारिक पद्धतींपेक्षा कितीतरी अधिक संवेदनशील आहेत. उदाहरणार्थ, संशोधकांनी क्वांटम मायक्रोवेव्ह फोटॉनिक प्रणाली दर्शविली आहे जी कोणत्याही इलेक्ट्रॉनिक प्रवर्धनशिवाय -112.8 डीबीएम पर्यंत कमी सिग्नल शोधू शकते. ही अल्ट्रा-उच्च संवेदनशीलता डीप स्पेस कम्युनिकेशन्ससारख्या अनुप्रयोगांसाठी आदर्श बनवते.

मायक्रोवेव्ह फोटॉनिक्ससिग्नल प्रक्रिया
क्वांटम मायक्रोवेव्ह फोटॉनिक्स फेज शिफ्टिंग आणि फिल्टरिंग सारख्या उच्च-बँडविड्थ सिग्नल प्रोसेसिंग फंक्शन्सची अंमलबजावणी देखील करते. विखुरलेल्या ऑप्टिकल घटकाचा वापर करून आणि प्रकाशाच्या तरंगलांबी समायोजित करून, संशोधकांनी हे सिद्ध केले की आरएफ फेज 8 जीएचझेड आरएफ फिल्टरिंग बँडविड्थ 8 जीएचझेड पर्यंत बदलतो. महत्त्वाचे म्हणजे, ही वैशिष्ट्ये सर्व 3 जीएचझेड इलेक्ट्रॉनिक्स वापरुन साध्य केली आहेत, जे दर्शविते की कामगिरी पारंपारिक बँडविड्थ मर्यादेपेक्षा जास्त आहे

वेळ मॅपिंगची नॉन-स्थानिक वारंवारता
क्वांटम अडकून आणलेली एक मनोरंजक क्षमता म्हणजे नॉन-स्थानिक वारंवारतेचे मॅपिंग. हे तंत्र दुर्गम स्थानावरील टाइम डोमेनवर सतत-वेव्ह पंप केलेल्या सिंगल-फोटॉन स्त्रोताच्या स्पेक्ट्रमचा नकाशा बनवू शकते. सिस्टम अडकलेल्या फोटॉन जोड्यांचा वापर करते ज्यामध्ये एक बीम स्पेक्ट्रल फिल्टरमधून जातो आणि दुसरा विखुरलेल्या घटकामधून जातो. अडकलेल्या फोटॉनच्या वारंवारतेवर अवलंबून असल्यामुळे, स्पेक्ट्रल फिल्टरिंग मोड टाइम डोमेनवर नॉन-स्थानिकपणे मॅप केला जातो.
आकृती 1 ही संकल्पना स्पष्ट करते:

ही पद्धत मोजलेल्या प्रकाश स्त्रोतावर थेट फेरफार न करता लवचिक वर्णक्रमीय मापन साध्य करू शकते.

संकुचित सेन्सिंग
क्वांटममायक्रोवेव्ह ऑप्टिकलतंत्रज्ञान ब्रॉडबँड सिग्नलच्या संकुचित सेन्सिंगसाठी एक नवीन पद्धत देखील प्रदान करते. क्वांटम डिटेक्शनमध्ये अंतर्निहित यादृच्छिकतेचा वापर करून, संशोधकांनी पुनर्प्राप्त करण्यास सक्षम क्वांटम कॉम्प्रेस्ड सेन्सिंग सिस्टम दर्शविले आहे10 जीएचझेड आरएफस्पेक्ट्रा. सिस्टम सुसंगत फोटॉनच्या ध्रुवीकरण स्थितीत आरएफ सिग्नल सुधारित करते. सिंगल-फोटॉन शोध नंतर संकुचित सेन्सिंगसाठी एक नैसर्गिक यादृच्छिक मापन मॅट्रिक्स प्रदान करते. अशाप्रकारे, ब्रॉडबँड सिग्नल यार्नाक्विस्ट सॅम्पलिंग रेटवर पुनर्संचयित केला जाऊ शकतो.

क्वांटम की वितरण
पारंपारिक मायक्रोवेव्ह फोटॉनिक अनुप्रयोग वाढविण्याव्यतिरिक्त, क्वांटम तंत्रज्ञान क्वांटम की वितरण (क्यूकेडी) सारख्या क्वांटम कम्युनिकेशन सिस्टममध्ये सुधारणा देखील करू शकते. क्वांटम की डिस्ट्रीब्यूशन (क्यूकेडी) सिस्टमवर मल्टीप्लेक्सिंग मायक्रोवेव्ह फोटॉन सबकारियरद्वारे संशोधकांनी सबकारियर मल्टिप्लेक्स क्वांटम की वितरण (एससीएम-क्यूकेडी) दर्शविले. हे एकाधिक स्वतंत्र क्वांटम की प्रकाशाच्या एकाच तरंगलांबीवर प्रसारित करण्यास अनुमती देते, ज्यामुळे वर्णक्रमीय कार्यक्षमता वाढते.
आकृती 2 ड्युअल-कॅरियर एससीएम-क्यूकेडी सिस्टमची संकल्पना आणि प्रायोगिक परिणाम दर्शविते:

क्वांटम मायक्रोवेव्ह फोटॉनिक्स तंत्रज्ञान आशादायक आहे, तरीही अद्याप काही आव्हाने आहेत:
1. मर्यादित रीअल-टाइम क्षमता: सिग्नलची पुनर्रचना करण्यासाठी सध्याच्या प्रणालीला बरीच संचय वेळ आवश्यक आहे.
२. बर्स्ट/सिंगल सिग्नलशी संबंधित अडचण: पुनर्रचनाचे सांख्यिकीय स्वरूप त्याच्या लागूतेची पुनरावृत्ती न करणार्‍या सिग्नलपर्यंत मर्यादित करते.
3. वास्तविक मायक्रोवेव्ह वेव्हफॉर्ममध्ये रूपांतरित करा: पुनर्रचित हिस्टोग्रामला वापरण्यायोग्य वेव्हफॉर्ममध्ये रूपांतरित करण्यासाठी अतिरिक्त चरणांची आवश्यकता आहे.
4. डिव्हाइस वैशिष्ट्ये: एकत्रित प्रणालींमध्ये क्वांटम आणि मायक्रोवेव्ह फोटॉनिक डिव्हाइसच्या वर्तनाचा पुढील अभ्यास आवश्यक आहे.
5. एकत्रीकरण: आज बर्‍याच सिस्टम अवजड भिन्न घटक वापरतात.

या आव्हानांचे निराकरण करण्यासाठी आणि क्षेत्राला पुढे आणण्यासाठी, अनेक आशादायक संशोधन दिशानिर्देश उदयास येत आहेत:
1. रीअल-टाइम सिग्नल प्रक्रिया आणि एकल शोधण्यासाठी नवीन पद्धती विकसित करा.
2. द्रव मायक्रोस्फीयर मापन सारख्या उच्च संवेदनशीलतेचा वापर करणारे नवीन अनुप्रयोग एक्सप्लोर करा.
3. आकार आणि जटिलता कमी करण्यासाठी एकात्मिक फोटॉन आणि इलेक्ट्रॉनच्या प्राप्तीचा पाठपुरावा करा.
4. इंटिग्रेटेड क्वांटम मायक्रोवेव्ह फोटॉनिक सर्किट्समधील वर्धित लाइट-मॅटर परस्परसंवादाचा अभ्यास करा.
5. क्वांटम मायक्रोवेव्ह फोटॉन तंत्रज्ञान इतर उदयोन्मुख क्वांटम तंत्रज्ञानासह एकत्र करा.