क्वांटम मायक्रोवेव्ह फोटोनिक्स तंत्रज्ञानाचा वापर

क्वांटमचा वापरमायक्रोवेव्ह फोटोनिक्स तंत्रज्ञान

कमकुवत सिग्नल ओळख
क्वांटम मायक्रोवेव्ह फोटोनिक्स तंत्रज्ञानाचा सर्वात आशादायक अनुप्रयोग म्हणजे अत्यंत कमकुवत मायक्रोवेव्ह/आरएफ सिग्नल शोधणे. सिंगल फोटॉन डिटेक्शनचा वापर करून, या प्रणाली पारंपारिक पद्धतींपेक्षा कितीतरी जास्त संवेदनशील असतात. उदाहरणार्थ, संशोधकांनी क्वांटम मायक्रोवेव्ह फोटोनिक प्रणालीचे प्रात्यक्षिक केले आहे जे कोणत्याही इलेक्ट्रॉनिक प्रवर्धनाशिवाय -112.8 dBm इतके कमी सिग्नल शोधू शकते. ही अति-उच्च संवेदनशीलता खोल अंतराळ संप्रेषणासारख्या अनुप्रयोगांसाठी आदर्श बनवते.

मायक्रोवेव्ह फोटोनिक्ससिग्नल प्रक्रिया
क्वांटम मायक्रोवेव्ह फोटोनिक्स उच्च-बँडविड्थ सिग्नल प्रोसेसिंग फंक्शन्स देखील लागू करते जसे की फेज शिफ्टिंग आणि फिल्टरिंग. विखुरलेले ऑप्टिकल घटक वापरून आणि प्रकाशाची तरंगलांबी समायोजित करून, संशोधकांनी हे सत्य दाखवून दिले की RF फेज 8 GHz पर्यंत RF फिल्टरिंग बँडविड्थ 8 GHz पर्यंत बदलतो. महत्त्वाचे म्हणजे, ही सर्व वैशिष्ट्ये 3 GHz इलेक्ट्रॉनिक्स वापरून प्राप्त केली जातात, जे दर्शविते की कामगिरी पारंपारिक बँडविड्थ मर्यादा ओलांडली आहे.

वेळ मॅपिंगसाठी गैर-स्थानिक वारंवारता
क्वांटम एंटँगलमेंटने आणलेली एक मनोरंजक क्षमता म्हणजे वेळोवेळी नॉन-लोकल फ्रिक्वेन्सीचे मॅपिंग. हे तंत्र रिमोट स्थानावरील टाइम डोमेनवर सतत-वेव्ह पंप केलेल्या सिंगल-फोटॉन स्त्रोताच्या स्पेक्ट्रमला मॅप करू शकते. प्रणाली अडकलेल्या फोटॉन जोड्यांचा वापर करते ज्यामध्ये एक बीम स्पेक्ट्रल फिल्टरमधून जातो आणि दुसरा विखुरलेल्या घटकातून जातो. अडकलेल्या फोटॉनच्या फ्रिक्वेंसी अवलंबित्वामुळे, स्पेक्ट्रल फिल्टरिंग मोड टाइम डोमेनमध्ये नॉन-लोकल मॅप केला जातो.
आकृती 1 ही संकल्पना स्पष्ट करते:

ही पद्धत थेट मोजलेल्या प्रकाश स्रोतामध्ये फेरफार न करता लवचिक वर्णक्रमीय मापन प्राप्त करू शकते.

संकुचित संवेदना
क्वांटममायक्रोवेव्ह ऑप्टिकलतंत्रज्ञान ब्रॉडबँड सिग्नलच्या संकुचित संवेदनासाठी एक नवीन पद्धत देखील प्रदान करते. क्वांटम डिटेक्शनमध्ये अंतर्निहित यादृच्छिकतेचा वापर करून, संशोधकांनी पुनर्प्राप्त करण्यास सक्षम क्वांटम कॉम्प्रेस्ड सेन्सिंग सिस्टमचे प्रदर्शन केले आहे.10 GHz RFस्पेक्ट्रा सिस्टीम सुसंगत फोटॉनच्या ध्रुवीकरण स्थितीत RF सिग्नल मोड्युलेट करते. सिंगल-फोटॉन डिटेक्शन नंतर कॉम्प्रेस्ड सेन्सिंगसाठी नैसर्गिक यादृच्छिक मापन मॅट्रिक्स प्रदान करते. अशा प्रकारे, ब्रॉडबँड सिग्नल Yarnyquist सॅम्पलिंग दराने पुनर्संचयित केला जाऊ शकतो.

क्वांटम की वितरण
पारंपारिक मायक्रोवेव्ह फोटोनिक ऍप्लिकेशन्स वाढवण्याव्यतिरिक्त, क्वांटम तंत्रज्ञान क्वांटम की डिस्ट्रिब्युशन (QKD) सारख्या क्वांटम कम्युनिकेशन सिस्टममध्ये देखील सुधारणा करू शकते. संशोधकांनी क्वांटम की डिस्ट्रिब्युशन (QKD) प्रणालीवर मल्टीप्लेक्स मायक्रोवेव्ह फोटॉन सबकॅरियरद्वारे सबकॅरियर मल्टीप्लेक्स क्वांटम की वितरण (एससीएम-क्यूकेडी) प्रदर्शित केले. हे एकाधिक स्वतंत्र क्वांटम की ला प्रकाशाच्या एका तरंगलांबीवर प्रसारित करण्यास अनुमती देते, ज्यामुळे वर्णक्रमीय कार्यक्षमता वाढते.
आकृती 2 दुहेरी-वाहक SCM-QKD प्रणालीची संकल्पना आणि प्रायोगिक परिणाम दर्शविते:

जरी क्वांटम मायक्रोवेव्ह फोटोनिक्स तंत्रज्ञान आशादायक आहे, तरीही काही आव्हाने आहेत:
1. मर्यादित रिअल-टाइम क्षमता: सध्याच्या सिस्टीमला सिग्नलची पुनर्रचना करण्यासाठी भरपूर वेळ लागतो.
2. स्फोट/सिंगल सिग्नल हाताळण्यात अडचण: पुनर्रचनाचे सांख्यिकीय स्वरूप त्याची पुनरावृत्ती न होणाऱ्या सिग्नलसाठी त्याची लागूक्षमता मर्यादित करते.
3. वास्तविक मायक्रोवेव्ह वेव्हफॉर्ममध्ये रूपांतरित करा: पुनर्रचित हिस्टोग्रामला वापरण्यायोग्य वेव्हफॉर्ममध्ये रूपांतरित करण्यासाठी अतिरिक्त पायऱ्या आवश्यक आहेत.
4. उपकरण वैशिष्ट्ये: एकत्रित प्रणालींमध्ये क्वांटम आणि मायक्रोवेव्ह फोटोनिक उपकरणांच्या वर्तनाचा पुढील अभ्यास आवश्यक आहे.
5. इंटिग्रेशन: आज बहुतेक सिस्टीम मोठ्या प्रमाणात वेगळे घटक वापरतात.

या आव्हानांना तोंड देण्यासाठी आणि क्षेत्राची प्रगती करण्यासाठी, अनेक आशादायक संशोधन दिशानिर्देश उदयास येत आहेत:
1. रिअल-टाइम सिग्नल प्रोसेसिंग आणि सिंगल डिटेक्शनसाठी नवीन पद्धती विकसित करा.
2. नवीन ऍप्लिकेशन्स एक्सप्लोर करा जे उच्च संवेदनशीलता वापरतात, जसे की द्रव मायक्रोस्फीअर मापन.
3. आकार आणि जटिलता कमी करण्यासाठी एकात्मिक फोटॉन आणि इलेक्ट्रॉनच्या प्राप्तीचा पाठपुरावा करा.
4. इंटिग्रेटेड क्वांटम मायक्रोवेव्ह फोटोनिक सर्किट्समधील वर्धित प्रकाश-पदार्थ परस्परसंवादाचा अभ्यास करा.
5. क्वांटम मायक्रोवेव्ह फोटॉन तंत्रज्ञान इतर उदयोन्मुख क्वांटम तंत्रज्ञानासह एकत्र करा.