Application de la technologie photonique micro-ondes quantique

Application de quantumTechnologie photonique micro-ondes

Détection de signal faible
L'une des applications les plus prometteuses de la technologie photonique micro-ondes quantique est la détection de signaux micro-ondes / RF extrêmement faibles. En utilisant la détection de photons uniques, ces systèmes sont beaucoup plus sensibles que les méthodes traditionnelles. Par exemple, les chercheurs ont démontré un système photonique micro-ondes quantique qui peut détecter des signaux aussi bas que -112,8 dBm sans aucune amplification électronique. Cette sensibilité ultra-élevée le rend idéal pour des applications telles que les communications de l'espace profond.

Micro-ondes photoniquestraitement du signal
La photonique micro-ondes quantique implémente également les fonctions de traitement du signal à bande passante à haute bande telles que le déphasage et le filtrage. En utilisant un élément optique dispersif et en ajustant la longueur d'onde de la lumière, les chercheurs ont démontré le fait que la phase RF passe jusqu'à 8 bande passantes de filtrage RF à 8 GHz jusqu'à 8 GHz. Surtout, ces fonctionnalités sont toutes obtenues en utilisant l'électronique 3 GHz, ce qui montre que les performances dépassent les limites de bande passante traditionnelles

Fréquence non locale à la cartographie temporelle
Une capacité intéressante provoquée par l'intrication quantique est la cartographie de la fréquence non locale à temps. Cette technique peut cartographier le spectre d'une source unique pompée à onde continue à un domaine temporel à un endroit éloigné. Le système utilise des paires de photons enchevêtrées dans lesquelles un faisceau passe à travers un filtre spectral et l'autre passe par un élément dispersif. En raison de la dépendance en fréquence des photons enchevêtrés, le mode de filtrage spectral est cartographié non localement au domaine temporel.
La figure 1 illustre ce concept:

Cette méthode peut atteindre une mesure spectrale flexible sans manipuler directement la source de lumière mesurée.

Détection comprimée
Quantumoptique au micro-ondesLa technologie fournit également une nouvelle méthode pour la détection comprimée des signaux à large bande. En utilisant le hasard inhérent à la détection quantique, les chercheurs ont démontré un système de détection comprimé quantique capable de récupérer10 GHz RFspectres. Le système module le signal RF à l'état de polarisation du photon cohérent. La détection de photons unique fournit alors une matrice de mesure aléatoire naturelle pour la détection comprimée. De cette façon, le signal à large bande peut être restauré au taux d'échantillonnage de Yarnyquist.

Distribution de clé quantique
En plus d'améliorer les applications photoniques micro-ondes traditionnelles, la technologie quantique peut également améliorer les systèmes de communication quantique tels que la distribution des clés quantiques (QKD). Les chercheurs ont démontré la distribution de touches quantiques multiplex sous-porteuse (SCM-QKD) en multiplexage de sous-porteurs de photons micro-ondes sur un système de distribution de touches quantiques (QKD). Cela permet de transmettre plusieurs touches quantiques indépendantes sur une seule longueur d'onde de lumière, augmentant ainsi l'efficacité spectrale.
La figure 2 montre le concept et les résultats expérimentaux du système SCM-QKD à double porte-portiques:

Bien que la technologie photonique micro-ondes quantique soit prometteuse, il y a encore des défis:
1. Capacité limitée en temps réel: le système actuel nécessite beaucoup de temps d'accumulation pour reconstruire le signal.
2. Difficulté à gérer les signaux d'éclatement / uniques: la nature statistique de la reconstruction limite son applicabilité aux signaux non répétitifs.
3. Convertir en une véritable forme d'onde micro-ondes: des étapes supplémentaires sont nécessaires pour convertir l'histogramme reconstruit en une forme d'onde utilisable.
4. Caractéristiques des appareils: une étude plus approfondie du comportement des dispositifs photoniques quantiques et micro-ondes dans les systèmes combinés est nécessaire.
5. Intégration: la plupart des systèmes utilisent aujourd'hui des composants discrets volumineux.

Pour relever ces défis et faire avancer le domaine, un certain nombre de directions de recherche prometteuses émergent:
1. Développer de nouvelles méthodes pour le traitement du signal en temps réel et la détection unique.
2. Explorez de nouvelles applications qui utilisent une sensibilité élevée, comme la mesure de la microsphère liquide.
3. Poursuivre la réalisation de photons et d'électrons intégrés pour réduire la taille et la complexité.
4. Étudiez l'interaction améliorée de la lumière de la lumière dans les circuits photoniques micro-ondes quantiques intégrés.
5. Combinez la technologie des photons micro-ondes quantiques avec d'autres technologies quantiques émergentes.