क्वांटमचा वापरमायक्रोवेव्ह फोटोनिक्स तंत्रज्ञान
कमजोर सिग्नल शोध
क्वांटम मायक्रोवेव्ह फोटोनिक्स तंत्रज्ञानाच्या सर्वात आशादायक उपयोगांपैकी एक म्हणजे अत्यंत क्षीण मायक्रोवेव्ह/आरएफ सिग्नल शोधणे. एकल फोटॉन डिटेक्शनचा वापर केल्यामुळे, या प्रणाली पारंपरिक पद्धतींपेक्षा खूपच अधिक संवेदनशील आहेत. उदाहरणार्थ, संशोधकांनी एक अशी क्वांटम मायक्रोवेव्ह फोटोनिक प्रणाली प्रदर्शित केली आहे, जी कोणत्याही इलेक्ट्रॉनिक प्रवर्धनाशिवाय -112.8 dBm इतके कमी सिग्नल शोधू शकते. या अति-उच्च संवेदनशीलतेमुळे, खोल अवकाशातील संवादासारख्या अनुप्रयोगांसाठी हे एक आदर्श साधन ठरते.
मायक्रोवेव्ह फोटोनिक्ससिग्नल प्रक्रिया
क्वांटम मायक्रोवेव्ह फोटोनिक्समध्ये फेज शिफ्टिंग आणि फिल्टरिंगसारखी उच्च-बँडविड्थ सिग्नल प्रोसेसिंग कार्ये देखील राबवली जातात. एका डिस्पर्सिव्ह ऑप्टिकल घटकाचा वापर करून आणि प्रकाशाची तरंगलांबी समायोजित करून, संशोधकांनी हे सिद्ध केले की ८ GHz पर्यंत RF फेज शिफ्ट आणि ८ GHz पर्यंत RF फिल्टरिंग बँडविड्थ साध्य करता येते. महत्त्वाचे म्हणजे, ही सर्व वैशिष्ट्ये ३ GHz इलेक्ट्रॉनिक्स वापरून साध्य केली जातात, जे दर्शवते की ही कामगिरी पारंपरिक बँडविड्थ मर्यादा ओलांडते.
स्थानिक नसलेल्या वारंवारतेचे वेळेत रूपांतर
क्वांटम एनटँगलमेंटमुळे प्राप्त झालेली एक मनोरंजक क्षमता म्हणजे नॉन-लोकल फ्रिक्वेन्सीचे वेळेत मॅपिंग करणे. हे तंत्र एका कंटिन्युअस-वेव्ह पंप्ड सिंगल-फोटॉन स्रोताच्या स्पेक्ट्रमला दूरच्या ठिकाणी टाइम डोमेनमध्ये मॅप करू शकते. ही प्रणाली एनटँगलड फोटॉन जोड्या वापरते, ज्यामध्ये एक बीम स्पेक्ट्रल फिल्टरमधून जातो आणि दुसरा एका डिस्पर्सिव्ह घटकामधून जातो. एनटँगलड फोटॉनच्या फ्रिक्वेन्सीवरील अवलंबनामुळे, स्पेक्ट्रल फिल्टरिंग मोड नॉन-लोकल पद्धतीने टाइम डोमेनमध्ये मॅप केला जातो.
आकृती १ ही संकल्पना स्पष्ट करते:
या पद्धतीद्वारे मोजल्या जाणाऱ्या प्रकाश स्रोतामध्ये थेट फेरफार न करता लवचिक वर्णक्रमीय मापन साध्य करता येते.
संकुचित संवेदन
क्वांटममायक्रोवेव्ह ऑप्टिकलहे तंत्रज्ञान ब्रॉडबँड सिग्नल्सच्या कॉम्प्रेश्ड सेन्सिंगसाठी एक नवीन पद्धत देखील प्रदान करते. क्वांटम डिटेक्शनमध्ये अंतर्भूत असलेल्या यादृच्छिकतेचा वापर करून, संशोधकांनी एक क्वांटम कॉम्प्रेश्ड सेन्सिंग प्रणाली प्रदर्शित केली आहे जी पुनर्प्राप्ती करण्यास सक्षम आहे.१० गिगाहर्ट्झ आरएफस्पेक्ट्रा. ही प्रणाली RF सिग्नलला सुसंगत फोटॉनच्या ध्रुवीकरण स्थितीनुसार मॉड्युलेट करते. त्यानंतर एकल-फोटॉन डिटेक्शन, कॉम्प्रेश्ड सेन्सिंगसाठी एक नैसर्गिक यादृच्छिक मापन मॅट्रिक्स प्रदान करते. अशा प्रकारे, ब्रॉडबँड सिग्नल यार्नीक्विस्ट सॅम्पलिंग रेटवर पुनर्संचयित केला जाऊ शकतो.
क्वांटम की वितरण
पारंपरिक मायक्रोवेव्ह फोटोनिक अनुप्रयोगांना वर्धित करण्याव्यतिरिक्त, क्वांटम तंत्रज्ञान क्वांटम की डिस्ट्रिब्युशन (QKD) सारख्या क्वांटम कम्युनिकेशन सिस्टीममध्ये देखील सुधारणा करू शकते. संशोधकांनी मायक्रोवेव्ह फोटॉन्सना क्वांटम की डिस्ट्रिब्युशन (QKD) सिस्टीमवर सबकॅरियर मल्टिप्लेक्स करून सबकॅरियर मल्टिप्लेक्स क्वांटम की डिस्ट्रिब्युशन (SCM-QKD) प्रदर्शित केले. यामुळे प्रकाशाच्या एकाच तरंगलांबीवर अनेक स्वतंत्र क्वांटम की प्रसारित करणे शक्य होते, ज्यामुळे स्पेक्ट्रल कार्यक्षमता वाढते.
आकृती २ मध्ये ड्युअल-कॅरियर SCM-QKD प्रणालीची संकल्पना आणि प्रायोगिक परिणाम दर्शविले आहेत:
क्वांटम मायक्रोवेव्ह फोटोनिक्स तंत्रज्ञान आशादायक असले तरी, त्यात अजूनही काही आव्हाने आहेत:
१. मर्यादित रिअल-टाइम क्षमता: सध्याच्या प्रणालीला सिग्नलची पुनर्रचना करण्यासाठी बराच संचयन वेळ लागतो.
२. बर्स्ट/एकल सिग्नल्स हाताळण्यात अडचण: पुनर्रचनेचे सांख्यिकीय स्वरूप त्याची उपयोज्यता पुनरावृत्ती न होणाऱ्या सिग्नल्सपुरती मर्यादित करते.
३. वास्तविक मायक्रोवेव्ह वेव्हफॉर्ममध्ये रूपांतरण: पुनर्रचित हिस्टोग्रामला वापरण्यायोग्य वेव्हफॉर्ममध्ये रूपांतरित करण्यासाठी अतिरिक्त पायऱ्या आवश्यक आहेत.
४. उपकरणाची वैशिष्ट्ये: संयुक्त प्रणालींमध्ये क्वांटम आणि मायक्रोवेव्ह फोटोनिक उपकरणांच्या वर्तणुकीचा पुढील अभ्यास करणे आवश्यक आहे.
५. एकीकरण: आज बहुतेक प्रणालींमध्ये अवजड आणि स्वतंत्र घटकांचा वापर केला जातो.
या आव्हानांना सामोरे जाण्यासाठी आणि या क्षेत्राला पुढे नेण्यासाठी, अनेक आशादायक संशोधन दिशा उदयास येत आहेत:
१. रिअल-टाइम सिग्नल प्रोसेसिंग आणि सिंगल डिटेक्शनसाठी नवीन पद्धती विकसित करा.
२. उच्च संवेदनशीलतेचा उपयोग करणाऱ्या नवीन अनुप्रयोगांचा शोध घ्या, जसे की द्रव सूक्ष्मगोलांचे मापन.
३. आकार आणि गुंतागुंत कमी करण्यासाठी फोटॉन आणि इलेक्ट्रॉन यांचे एकत्रीकरण साकारण्याचा प्रयत्न करा.
४. एकात्मिक क्वांटम मायक्रोवेव्ह फोटोनिक सर्किट्समध्ये वाढलेल्या प्रकाश-पदार्थ आंतरक्रियेचा अभ्यास करा.
५. क्वांटम मायक्रोवेव्ह फोटॉन तंत्रज्ञानाला इतर उदयोन्मुख क्वांटम तंत्रज्ञानासोबत एकत्रित करा.
पोस्ट करण्याची वेळ: ०२-सप्टेंबर-२०२४