ക്വാണ്ടം മൈക്രോവേവ് ഫോട്ടോണിക്സ് സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ പ്രയോഗം

ക്വാണ്ടത്തിന്റെ പ്രയോഗംമൈക്രോവേവ് ഫോട്ടോണിക്സ് സാങ്കേതികവിദ്യ

ദുർബലമായ സിഗ്നൽ കണ്ടെത്തൽ
ക്വാണ്ടം മൈക്രോവേവ് ഫോട്ടോണിക്സ് സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ ഏറ്റവും പ്രതീക്ഷ നൽകുന്ന പ്രയോഗങ്ങളിലൊന്ന് വളരെ ദുർബലമായ മൈക്രോവേവ്/ആർഎഫ് സിഗ്നലുകളുടെ കണ്ടെത്തലാണ്. സിംഗിൾ ഫോട്ടോൺ ഡിറ്റക്ഷൻ ഉപയോഗിക്കുന്നതിലൂടെ, ഈ സംവിധാനങ്ങൾ പരമ്പരാഗത രീതികളേക്കാൾ വളരെ സെൻസിറ്റീവ് ആണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, ഇലക്ട്രോണിക് ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ ഇല്ലാതെ -112.8 dBm വരെ താഴ്ന്ന സിഗ്നലുകൾ കണ്ടെത്താൻ കഴിയുന്ന ഒരു ക്വാണ്ടം മൈക്രോവേവ് ഫോട്ടോണിക് സിസ്റ്റം ഗവേഷകർ പ്രദർശിപ്പിച്ചിട്ടുണ്ട്. ഈ അൾട്രാ-ഹൈ സെൻസിറ്റിവിറ്റി ഡീപ് സ്പേസ് കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻസ് പോലുള്ള ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് അനുയോജ്യമാക്കുന്നു.

മൈക്രോവേവ് ഫോട്ടോണിക്സ്സിഗ്നൽ പ്രോസസ്സിംഗ്
ക്വാണ്ടം മൈക്രോവേവ് ഫോട്ടോണിക്സ് ഫേസ് ഷിഫ്റ്റിംഗ്, ഫിൽട്ടറിംഗ് തുടങ്ങിയ ഉയർന്ന ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് സിഗ്നൽ പ്രോസസ്സിംഗ് ഫംഗ്ഷനുകളും നടപ്പിലാക്കുന്നു. ഒരു ഡിസ്‌പെഴ്‌സീവ് ഒപ്റ്റിക്കൽ ഘടകം ഉപയോഗിച്ചും പ്രകാശത്തിന്റെ തരംഗദൈർഘ്യം ക്രമീകരിച്ചും, RF ഘട്ടം 8 GHz വരെ മാറുന്നു എന്ന വസ്തുത ഗവേഷകർ തെളിയിച്ചു. RF ഫേസ് ഫിൽട്ടറിംഗ് ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് 8 GHz വരെ എത്തുന്നു എന്നതാണ് പ്രധാന കാര്യം. പ്രധാനമായും, ഈ സവിശേഷതകളെല്ലാം 3 GHz ഇലക്ട്രോണിക്സ് ഉപയോഗിച്ചാണ് നേടിയെടുക്കുന്നത്, ഇത് പ്രകടനം പരമ്പരാഗത ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് പരിധികൾ കവിയുന്നുവെന്ന് കാണിക്കുന്നു.

നോൺ-ലോക്കൽ ഫ്രീക്വൻസി ടു ടൈം മാപ്പിംഗ്
ക്വാണ്ടം എൻടാൻഗിൾമെന്റ് കൊണ്ടുവരുന്ന ഒരു രസകരമായ കഴിവ്, നോൺ-ലോക്കൽ ഫ്രീക്വൻസിയുടെ ടൈം മാപ്പിംഗ് ആണ്. തുടർച്ചയായ-വേവ് പമ്പ് ചെയ്ത സിംഗിൾ-ഫോട്ടോൺ സ്രോതസ്സിന്റെ സ്പെക്ട്രത്തെ ഒരു വിദൂര സ്ഥലത്തുള്ള ഒരു ടൈം ഡൊമെയ്‌നിലേക്ക് മാപ്പ് ചെയ്യാൻ ഈ സാങ്കേതികവിദ്യയ്ക്ക് കഴിയും. ഒരു ബീം ഒരു സ്പെക്ട്രൽ ഫിൽട്ടറിലൂടെയും മറ്റൊന്ന് ഒരു ഡിസ്‌പെർസീവ് എലമെന്റിലൂടെയും കടന്നുപോകുന്ന എൻടാൻൾഡ് ഫോട്ടോൺ ജോഡികളാണ് സിസ്റ്റം ഉപയോഗിക്കുന്നത്. എൻടാൻൾഡ് ഫോട്ടോണുകളുടെ ഫ്രീക്വൻസി ആശ്രിതത്വം കാരണം, സ്പെക്ട്രൽ ഫിൽട്ടറിംഗ് മോഡ് ടൈം ഡൊമെയ്‌നിലേക്ക് ലോക്കലല്ലാത്ത രീതിയിൽ മാപ്പ് ചെയ്യുന്നു.
ചിത്രം 1 ഈ ആശയം ചിത്രീകരിക്കുന്നു:

അളന്ന പ്രകാശ സ്രോതസ്സ് നേരിട്ട് കൈകാര്യം ചെയ്യാതെ തന്നെ വഴക്കമുള്ള സ്പെക്ട്രൽ അളവ് നേടാൻ ഈ രീതിക്ക് കഴിയും.

കംപ്രസ്സ് ചെയ്ത സെൻസിംഗ്
ക്വാണ്ടംമൈക്രോവേവ് ഒപ്റ്റിക്കൽബ്രോഡ്‌ബാൻഡ് സിഗ്നലുകളുടെ കംപ്രസ്ഡ് സെൻസിംഗിനായി ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ ഒരു പുതിയ രീതിയും നൽകുന്നു. ക്വാണ്ടം ഡിറ്റക്ഷനിൽ അന്തർലീനമായ റാൻഡംനെസ്സ് ഉപയോഗിച്ച്, ഗവേഷകർ ഒരു ക്വാണ്ടം കംപ്രസ്ഡ് സെൻസിംഗ് സിസ്റ്റം പ്രദർശിപ്പിച്ചിട്ടുണ്ട്.10 GHz ആർഎഫ്സ്പെക്ട്ര. സിസ്റ്റം RF സിഗ്നലിനെ കോഹെറന്റ് ഫോട്ടോണിന്റെ പോളറൈസേഷൻ അവസ്ഥയിലേക്ക് മോഡുലേറ്റ് ചെയ്യുന്നു. തുടർന്ന് സിംഗിൾ-ഫോട്ടോൺ ഡിറ്റക്ഷൻ കംപ്രസ് ചെയ്ത സെൻസിംഗിനായി ഒരു സ്വാഭാവിക റാൻഡം മെഷർമെന്റ് മാട്രിക്സ് നൽകുന്നു. ഈ രീതിയിൽ, യാർണിക്വിസ്റ്റ് സാമ്പിൾ നിരക്കിൽ ബ്രോഡ്‌ബാൻഡ് സിഗ്നൽ പുനഃസ്ഥാപിക്കാൻ കഴിയും.

ക്വാണ്ടം കീ വിതരണം
പരമ്പരാഗത മൈക്രോവേവ് ഫോട്ടോണിക് ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനൊപ്പം, ക്വാണ്ടം കീ ഡിസ്ട്രിബ്യൂഷൻ (QKD) പോലുള്ള ക്വാണ്ടം ആശയവിനിമയ സംവിധാനങ്ങളും ക്വാണ്ടം സാങ്കേതികവിദ്യ മെച്ചപ്പെടുത്തും. മൈക്രോവേവ് ഫോട്ടോണുകൾ സബ്കാരിയറിനെ ഒരു ക്വാണ്ടം കീ ഡിസ്ട്രിബ്യൂഷൻ (QKD) സിസ്റ്റത്തിലേക്ക് മൾട്ടിപ്ലക്‌സ് ചെയ്‌ത് ഗവേഷകർ സബ്കാരിയർ മൾട്ടിപ്ലക്‌സ് ക്വാണ്ടം കീ ഡിസ്ട്രിബ്യൂഷൻ (SCM-QKD) പ്രദർശിപ്പിച്ചു. ഇത് പ്രകാശത്തിന്റെ ഒരൊറ്റ തരംഗദൈർഘ്യത്തിലൂടെ ഒന്നിലധികം സ്വതന്ത്ര ക്വാണ്ടം കീകൾ കൈമാറാൻ അനുവദിക്കുന്നു, അതുവഴി സ്പെക്ട്രൽ കാര്യക്ഷമത വർദ്ധിക്കുന്നു.
ഡ്യുവൽ-കാരിയർ SCM-QKD സിസ്റ്റത്തിന്റെ ആശയവും പരീക്ഷണ ഫലങ്ങളും ചിത്രം 2 കാണിക്കുന്നു:

ക്വാണ്ടം മൈക്രോവേവ് ഫോട്ടോണിക്സ് സാങ്കേതികവിദ്യ വാഗ്ദാനങ്ങൾ നൽകുന്നുണ്ടെങ്കിലും, ഇപ്പോഴും ചില വെല്ലുവിളികൾ ഉണ്ട്:
1. പരിമിതമായ തത്സമയ ശേഷി: സിഗ്നൽ പുനർനിർമ്മിക്കുന്നതിന് നിലവിലെ സിസ്റ്റത്തിന് ധാരാളം ശേഖരണ സമയം ആവശ്യമാണ്.
2. പൊട്ടിത്തെറിക്കുന്ന/ഒറ്റ സിഗ്നലുകൾ കൈകാര്യം ചെയ്യുന്നതിനുള്ള ബുദ്ധിമുട്ട്: പുനർനിർമ്മാണത്തിന്റെ സ്ഥിതിവിവരക്കണക്ക് സ്വഭാവം ആവർത്തിക്കാത്ത സിഗ്നലുകളിൽ അതിന്റെ പ്രയോഗക്ഷമതയെ പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നു.
3. ഒരു യഥാർത്ഥ മൈക്രോവേവ് തരംഗരൂപത്തിലേക്ക് പരിവർത്തനം ചെയ്യുക: പുനർനിർമ്മിച്ച ഹിസ്റ്റോഗ്രാം ഉപയോഗയോഗ്യമായ ഒരു തരംഗരൂപമാക്കി മാറ്റുന്നതിന് കൂടുതൽ ഘട്ടങ്ങൾ ആവശ്യമാണ്.
4. ഉപകരണ സവിശേഷതകൾ: സംയോജിത സിസ്റ്റങ്ങളിലെ ക്വാണ്ടം, മൈക്രോവേവ് ഫോട്ടോണിക് ഉപകരണങ്ങളുടെ സ്വഭാവത്തെക്കുറിച്ച് കൂടുതൽ പഠനം ആവശ്യമാണ്.
5. സംയോജനം: ഇന്നത്തെ മിക്ക സിസ്റ്റങ്ങളും ബൾക്കി ഡിസ്‌ക്രീറ്റ് ഘടകങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ഈ വെല്ലുവിളികളെ നേരിടുന്നതിനും ഈ മേഖലയെ മുന്നോട്ട് കൊണ്ടുപോകുന്നതിനുമായി, നിരവധി വാഗ്ദാനമായ ഗവേഷണ ദിശകൾ ഉയർന്നുവരുന്നു:
1. തത്സമയ സിഗ്നൽ പ്രോസസ്സിംഗിനും ഒറ്റ കണ്ടെത്തലിനും പുതിയ രീതികൾ വികസിപ്പിക്കുക.
2. ദ്രാവക മൈക്രോസ്ഫിയർ അളവ് പോലുള്ള ഉയർന്ന സംവേദനക്ഷമത ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്ന പുതിയ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുക.
3. വലിപ്പവും സങ്കീർണ്ണതയും കുറയ്ക്കുന്നതിന് സംയോജിത ഫോട്ടോണുകളുടെയും ഇലക്ട്രോണുകളുടെയും സാക്ഷാത്കാരം പിന്തുടരുക.
4. ഇന്റഗ്രേറ്റഡ് ക്വാണ്ടം മൈക്രോവേവ് ഫോട്ടോണിക് സർക്യൂട്ടുകളിലെ മെച്ചപ്പെടുത്തിയ പ്രകാശ-ദ്രവ്യ പ്രതിപ്രവർത്തനം പഠിക്കുക.
5. ക്വാണ്ടം മൈക്രോവേവ് ഫോട്ടോൺ സാങ്കേതികവിദ്യയെ മറ്റ് ഉയർന്നുവരുന്ന ക്വാണ്ടം സാങ്കേതികവിദ്യകളുമായി സംയോജിപ്പിക്കുക.