ക്വാണ്ടം മൈക്രോവേവ് ഫോട്ടോണിക്സ് സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ പ്രയോഗം

ക്വാണ്ടത്തിൻ്റെ പ്രയോഗംമൈക്രോവേവ് ഫോട്ടോണിക്സ് സാങ്കേതികവിദ്യ

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

മൈക്രോവേവ് ഫോട്ടോണിക്സ്സിഗ്നൽ പ്രോസസ്സിംഗ്
ക്വാണ്ടം മൈക്രോവേവ് ഫോട്ടോണിക്സ്, ഫേസ് ഷിഫ്റ്റിംഗ്, ഫിൽട്ടറിംഗ് തുടങ്ങിയ ഹൈ-ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് സിഗ്നൽ പ്രോസസ്സിംഗ് ഫംഗ്ഷനുകളും നടപ്പിലാക്കുന്നു. ഒരു ചിതറിക്കിടക്കുന്ന ഒപ്റ്റിക്കൽ ഘടകം ഉപയോഗിക്കുന്നതിലൂടെയും പ്രകാശത്തിൻ്റെ തരംഗദൈർഘ്യം ക്രമീകരിക്കുന്നതിലൂടെയും, RF ഘട്ടം 8 GHz വരെ RF ഫിൽട്ടറിംഗ് ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് 8 GHz വരെ മാറുന്നു എന്ന വസ്തുത ഗവേഷകർ തെളിയിച്ചു. പ്രധാനമായി, ഈ സവിശേഷതകളെല്ലാം 3 GHz ഇലക്ട്രോണിക്സ് ഉപയോഗിച്ചാണ് നേടിയത്, ഇത് പ്രകടനം പരമ്പരാഗത ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് പരിധികൾ കവിയുന്നുവെന്ന് കാണിക്കുന്നു

ടൈം മാപ്പിംഗിലേക്കുള്ള പ്രാദേശികേതര ആവൃത്തി
ക്വാണ്ടം എൻടാൻഗിൾമെൻ്റ് വഴി ലഭിക്കുന്ന രസകരമായ ഒരു കഴിവ് നോൺ-ലോക്കൽ ഫ്രീക്വൻസി ഓഫ് ടൈം മാപ്പിംഗ് ആണ്. ഈ സാങ്കേതികതയ്ക്ക് ഒരു വിദൂര ലൊക്കേഷനിൽ ഒരു ടൈം ഡൊമെയ്‌നിലേക്ക് തുടർച്ചയായ തരംഗ പമ്പ് ചെയ്‌ത സിംഗിൾ-ഫോട്ടോൺ ഉറവിടത്തിൻ്റെ സ്പെക്ട്രം മാപ്പ് ചെയ്യാൻ കഴിയും. സിസ്റ്റത്തിൽ കുടുങ്ങിയ ഫോട്ടോൺ ജോഡികൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു, അതിൽ ഒരു ബീം സ്പെക്ട്രൽ ഫിൽട്ടറിലൂടെയും മറ്റൊന്ന് ചിതറിക്കിടക്കുന്ന മൂലകത്തിലൂടെയും കടന്നുപോകുന്നു. കുടുങ്ങിയ ഫോട്ടോണുകളുടെ ഫ്രീക്വൻസി ആശ്രിതത്വം കാരണം, സ്പെക്ട്രൽ ഫിൽട്ടറിംഗ് മോഡ് ടൈം ഡൊമെയ്‌നിലേക്ക് പ്രാദേശികമായി മാപ്പ് ചെയ്യപ്പെടുന്നു.
ചിത്രം 1 ഈ ആശയം വ്യക്തമാക്കുന്നു:

അളന്ന പ്രകാശ സ്രോതസ്സ് നേരിട്ട് കൈകാര്യം ചെയ്യാതെ തന്നെ ഈ രീതിക്ക് ഫ്ലെക്സിബിൾ സ്പെക്ട്രൽ അളവ് നേടാനാകും.

കംപ്രസ് ചെയ്ത സെൻസിംഗ്
ക്വാണ്ടംമൈക്രോവേവ് ഒപ്റ്റിക്കൽബ്രോഡ്‌ബാൻഡ് സിഗ്നലുകളുടെ കംപ്രസ് ചെയ്‌ത സംവേദനത്തിനായി സാങ്കേതികവിദ്യ ഒരു പുതിയ രീതിയും നൽകുന്നു. ക്വാണ്ടം കണ്ടെത്തലിൽ അന്തർലീനമായ ക്രമരഹിതത ഉപയോഗിച്ച്, വീണ്ടെടുക്കാൻ കഴിവുള്ള ഒരു ക്വാണ്ടം കംപ്രസ്ഡ് സെൻസിംഗ് സിസ്റ്റം ഗവേഷകർ തെളിയിച്ചു.10 GHz RFസ്പെക്ട്ര. യോജിച്ച ഫോട്ടോണിൻ്റെ ധ്രുവീകരണ നിലയിലേക്ക് സിസ്റ്റം RF സിഗ്നലിനെ മോഡുലേറ്റ് ചെയ്യുന്നു. സിംഗിൾ-ഫോട്ടോൺ ഡിറ്റക്ഷൻ പിന്നീട് കംപ്രസ് ചെയ്ത സെൻസിങ്ങിന് ഒരു സ്വാഭാവിക റാൻഡം മെഷർമെൻ്റ് മാട്രിക്സ് നൽകുന്നു. ഈ രീതിയിൽ, Yarnyquist സാമ്പിൾ നിരക്കിൽ ബ്രോഡ്ബാൻഡ് സിഗ്നൽ പുനഃസ്ഥാപിക്കാൻ കഴിയും.

ക്വാണ്ടം കീ വിതരണം
പരമ്പരാഗത മൈക്രോവേവ് ഫോട്ടോണിക് ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനു പുറമേ, ക്വാണ്ടം സാങ്കേതികവിദ്യയ്ക്ക് ക്വാണ്ടം കീ ഡിസ്ട്രിബ്യൂഷൻ (ക്യുകെഡി) പോലുള്ള ക്വാണ്ടം ആശയവിനിമയ സംവിധാനങ്ങളും മെച്ചപ്പെടുത്താൻ കഴിയും. ഒരു ക്വാണ്ടം കീ ഡിസ്ട്രിബ്യൂഷൻ (ക്യുകെഡി) സിസ്റ്റത്തിലേക്ക് മൈക്രോവേവ് ഫോട്ടോൺ സബ്‌കാരിയർ മൾട്ടിപ്ലക്‌സ് ചെയ്‌ത് ഗവേഷകർ സബ്‌കാരിയർ മൾട്ടിപ്ലക്‌സ് ക്വാണ്ടം കീ ഡിസ്‌ട്രിബ്യൂഷൻ (എസ്‌സിഎം-ക്യുകെഡി) പ്രദർശിപ്പിച്ചു. ഇത് ഒന്നിലധികം സ്വതന്ത്ര ക്വാണ്ടം കീകൾ പ്രകാശത്തിൻ്റെ ഒരു തരംഗദൈർഘ്യത്തിലൂടെ കൈമാറ്റം ചെയ്യാനും അതുവഴി സ്പെക്ട്രൽ കാര്യക്ഷമത വർദ്ധിപ്പിക്കാനും അനുവദിക്കുന്നു.
ഡ്യുവൽ-കാരിയർ SCM-QKD സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ ആശയവും പരീക്ഷണ ഫലങ്ങളും ചിത്രം 2 കാണിക്കുന്നു:

ക്വാണ്ടം മൈക്രോവേവ് ഫോട്ടോണിക്സ് സാങ്കേതികവിദ്യ വാഗ്ദാനമാണെങ്കിലും, ചില വെല്ലുവിളികൾ ഇപ്പോഴും ഉണ്ട്:
1. പരിമിതമായ തത്സമയ ശേഷി: നിലവിലെ സിസ്റ്റത്തിന് സിഗ്നൽ പുനർനിർമ്മിക്കുന്നതിന് ധാരാളം ശേഖരണ സമയം ആവശ്യമാണ്.
2. പൊട്ടിത്തെറി/ഒറ്റ സിഗ്നലുകൾ കൈകാര്യം ചെയ്യുന്നതിനുള്ള ബുദ്ധിമുട്ട്: പുനർനിർമ്മാണത്തിൻ്റെ സ്ഥിതിവിവരക്കണക്ക് സ്വഭാവം, ആവർത്തിക്കാത്ത സിഗ്നലുകൾക്ക് അതിൻ്റെ പ്രയോഗക്ഷമത പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നു.
3. ഒരു യഥാർത്ഥ മൈക്രോവേവ് തരംഗരൂപത്തിലേക്ക് പരിവർത്തനം ചെയ്യുക: പുനർനിർമ്മിച്ച ഹിസ്റ്റോഗ്രാം ഉപയോഗയോഗ്യമായ തരംഗരൂപത്തിലേക്ക് പരിവർത്തനം ചെയ്യുന്നതിന് അധിക ഘട്ടങ്ങൾ ആവശ്യമാണ്.
4. ഉപകരണ സവിശേഷതകൾ: സംയോജിത സിസ്റ്റങ്ങളിലെ ക്വാണ്ടം, മൈക്രോവേവ് ഫോട്ടോണിക് ഉപകരണങ്ങളുടെ സ്വഭാവത്തെക്കുറിച്ച് കൂടുതൽ പഠനം ആവശ്യമാണ്.
5. സംയോജനം: ഇന്ന് മിക്ക സിസ്റ്റങ്ങളും ബൾക്കി ഡിസ്ക്രീറ്റ് ഘടകങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ഈ വെല്ലുവിളികളെ അഭിമുഖീകരിക്കുന്നതിനും ഫീൽഡ് മുന്നോട്ട് കൊണ്ടുപോകുന്നതിനും, വാഗ്ദാനമായ നിരവധി ഗവേഷണ ദിശകൾ ഉയർന്നുവരുന്നു:
1. തത്സമയ സിഗ്നൽ പ്രോസസ്സിംഗിനും ഒറ്റത്തവണ കണ്ടെത്തലിനുമായി പുതിയ രീതികൾ വികസിപ്പിക്കുക.
2. ലിക്വിഡ് മൈക്രോസ്ഫിയർ മെഷർമെൻ്റ് പോലുള്ള ഉയർന്ന സെൻസിറ്റിവിറ്റി പ്രയോജനപ്പെടുത്തുന്ന പുതിയ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുക.
3. വലിപ്പവും സങ്കീർണ്ണതയും കുറയ്ക്കുന്നതിന് സംയോജിത ഫോട്ടോണുകളുടെയും ഇലക്ട്രോണുകളുടെയും സാക്ഷാത്കാരം പിന്തുടരുക.
4. ഇൻ്റഗ്രേറ്റഡ് ക്വാണ്ടം മൈക്രോവേവ് ഫോട്ടോണിക് സർക്യൂട്ടുകളിലെ മെച്ചപ്പെടുത്തിയ പ്രകാശ-ദ്രവ്യ പ്രതിപ്രവർത്തനം പഠിക്കുക.
5. ഉയർന്നുവരുന്ന മറ്റ് ക്വാണ്ടം സാങ്കേതികവിദ്യകളുമായി ക്വാണ്ടം മൈക്രോവേവ് ഫോട്ടോൺ സാങ്കേതികവിദ്യ സംയോജിപ്പിക്കുക.