क्वांटमचा वापरमायक्रोवेव्ह फोटोनिक्स तंत्रज्ञान
कमकुवत सिग्नल ओळख
क्वांटम मायक्रोवेव्ह फोटोनिक्स तंत्रज्ञानाच्या सर्वात आशादायक अनुप्रयोगांपैकी एक म्हणजे अत्यंत कमकुवत मायक्रोवेव्ह/आरएफ सिग्नल शोधणे. सिंगल फोटॉन डिटेक्शन वापरून, या प्रणाली पारंपारिक पद्धतींपेक्षा खूपच जास्त संवेदनशील आहेत. उदाहरणार्थ, संशोधकांनी एक क्वांटम मायक्रोवेव्ह फोटोनिक प्रणाली प्रदर्शित केली आहे जी कोणत्याही इलेक्ट्रॉनिक प्रवर्धनाशिवाय -११२.८ डीबीएम इतके कमी सिग्नल शोधू शकते. ही अति-उच्च संवेदनशीलता खोल अंतराळ संप्रेषणांसारख्या अनुप्रयोगांसाठी आदर्श बनवते.
मायक्रोवेव्ह फोटोनिक्ससिग्नल प्रक्रिया
क्वांटम मायक्रोवेव्ह फोटोनिक्समध्ये फेज शिफ्टिंग आणि फिल्टरिंग सारख्या उच्च-बँडविड्थ सिग्नल प्रोसेसिंग फंक्शन्स देखील लागू केल्या जातात. डिस्पर्सिव्ह ऑप्टिकल एलिमेंट वापरून आणि प्रकाशाची तरंगलांबी समायोजित करून, संशोधकांनी हे सिद्ध केले की आरएफ फेज 8 GHz पर्यंत बदलते RF फिल्टरिंग बँडविड्थ 8 GHz पर्यंत. महत्त्वाचे म्हणजे, ही सर्व वैशिष्ट्ये 3 GHz इलेक्ट्रॉनिक्स वापरून साध्य केली जातात, जे दर्शवते की कामगिरी पारंपारिक बँडविड्थ मर्यादेपेक्षा जास्त आहे.
स्थानिक नसलेल्या वारंवारता ते वेळेचे मॅपिंग
क्वांटम एन्टँगलमेंटमुळे निर्माण झालेली एक मनोरंजक क्षमता म्हणजे स्थानिक नसलेल्या वारंवारतेचे वेळेशी मॅपिंग करणे. हे तंत्र सतत-लहर पंप केलेल्या सिंगल-फोटॉन स्रोताच्या स्पेक्ट्रमला दूरस्थ ठिकाणी असलेल्या टाइम डोमेनशी मॅप करू शकते. ही प्रणाली एन्टँगल्ड फोटॉन जोड्यांचा वापर करते ज्यामध्ये एक बीम स्पेक्ट्रल फिल्टरमधून जातो आणि दुसरा डिस्पर्सिव्ह एलिमेंटमधून जातो. एन्टँगल्ड फोटॉनच्या फ्रिक्वेन्सी अवलंबित्वामुळे, स्पेक्ट्रल फिल्टरिंग मोड स्थानिक नसलेल्या वेळेच्या डोमेनशी मॅप केला जातो.
आकृती १ ही संकल्पना स्पष्ट करते:
ही पद्धत मोजलेल्या प्रकाश स्रोताशी थेट फेरफार न करता लवचिक वर्णक्रमीय मापन साध्य करू शकते.
संकुचित संवेदन
क्वांटममायक्रोवेव्ह ऑप्टिकलब्रॉडबँड सिग्नलच्या कॉम्प्रेस्ड सेन्सिंगसाठी तंत्रज्ञान एक नवीन पद्धत देखील प्रदान करते. क्वांटम डिटेक्शनमध्ये अंतर्निहित यादृच्छिकतेचा वापर करून, संशोधकांनी पुनर्प्राप्त करण्यास सक्षम क्वांटम कॉम्प्रेस्ड सेन्सिंग सिस्टम प्रदर्शित केली आहे.१० GHz RFस्पेक्ट्रा. ही प्रणाली सुसंगत फोटॉनच्या ध्रुवीकरण स्थितीत आरएफ सिग्नलचे मॉड्युलेट करते. त्यानंतर सिंगल-फोटॉन डिटेक्शन कॉम्प्रेस्ड सेन्सिंगसाठी नैसर्गिक यादृच्छिक मापन मॅट्रिक्स प्रदान करते. अशा प्रकारे, ब्रॉडबँड सिग्नल यार्नीक्विस्ट सॅम्पलिंग दराने पुनर्संचयित केला जाऊ शकतो.
क्वांटम की वितरण
पारंपारिक मायक्रोवेव्ह फोटोनिक अनुप्रयोग वाढविण्याव्यतिरिक्त, क्वांटम तंत्रज्ञान क्वांटम की वितरण (QKD) सारख्या क्वांटम कम्युनिकेशन सिस्टममध्ये देखील सुधारणा करू शकते. संशोधकांनी मायक्रोवेव्ह फोटॉन सबकॅरियरला क्वांटम की वितरण (QKD) प्रणालीवर मल्टीप्लेक्स करून सबकॅरियर मल्टिप्लेक्स क्वांटम की वितरण (SCM-QKD) प्रदर्शित केले. यामुळे प्रकाशाच्या एकाच तरंगलांबीवर अनेक स्वतंत्र क्वांटम की प्रसारित करता येतात, ज्यामुळे वर्णक्रमीय कार्यक्षमता वाढते.
आकृती २ मध्ये दुहेरी-वाहक SCM-QKD प्रणालीची संकल्पना आणि प्रायोगिक परिणाम दर्शविले आहेत:
जरी क्वांटम मायक्रोवेव्ह फोटोनिक्स तंत्रज्ञान आशादायक असले तरी, अजूनही काही आव्हाने आहेत:
१. मर्यादित रिअल-टाइम क्षमता: सध्याच्या सिस्टीमला सिग्नलची पुनर्बांधणी करण्यासाठी बराच वेळ लागतो.
२. स्फोट/एकल सिग्नल हाताळण्यात अडचण: पुनर्बांधणीचे सांख्यिकीय स्वरूप त्याची पुनरावृत्ती न होणाऱ्या सिग्नलपर्यंत लागू करण्यायोग्यता मर्यादित करते.
३. वास्तविक मायक्रोवेव्ह वेव्हफॉर्ममध्ये रूपांतरित करा: पुनर्निर्मित हिस्टोग्रामला वापरण्यायोग्य वेव्हफॉर्ममध्ये रूपांतरित करण्यासाठी अतिरिक्त पायऱ्या आवश्यक आहेत.
४. उपकरणाची वैशिष्ट्ये: एकत्रित प्रणालींमध्ये क्वांटम आणि मायक्रोवेव्ह फोटोनिक उपकरणांच्या वर्तनाचा पुढील अभ्यास आवश्यक आहे.
५. एकत्रीकरण: आज बहुतेक प्रणाली मोठ्या प्रमाणात वेगळे घटक वापरतात.
या आव्हानांना तोंड देण्यासाठी आणि या क्षेत्राची प्रगती करण्यासाठी, अनेक आशादायक संशोधन दिशानिर्देश उदयास येत आहेत:
१. रिअल-टाइम सिग्नल प्रोसेसिंग आणि सिंगल डिटेक्शनसाठी नवीन पद्धती विकसित करा.
२. द्रव सूक्ष्मस्फियर मापन सारख्या उच्च संवेदनशीलतेचा वापर करणाऱ्या नवीन अनुप्रयोगांचा शोध घ्या.
३. आकार आणि गुंतागुंत कमी करण्यासाठी एकात्मिक फोटॉन आणि इलेक्ट्रॉनची प्राप्ती करा.
४. एकात्मिक क्वांटम मायक्रोवेव्ह फोटोनिक सर्किट्समध्ये वाढलेल्या प्रकाश-पदार्थाच्या परस्परसंवादाचा अभ्यास करा.
५. क्वांटम मायक्रोवेव्ह फोटॉन तंत्रज्ञान इतर उदयोन्मुख क्वांटम तंत्रज्ञानासह एकत्रित करा.
पोस्ट वेळ: सप्टेंबर-०२-२०२४