양자 적용마이크로파 광자 기술
약한 신호 감지
양자 마이크로파 광자 기술의 가장 유망한 응용 중 하나는 극도로 약한 마이크로파/RF 신호를 감지하는 것입니다. 단일 광자 감지를 사용하여 이러한 시스템은 기존 방법보다 훨씬 민감합니다. 예를 들어, 연구원들은 전자 증폭없이 -112.8 dbm의 신호를 감지 할 수있는 양자 마이크로파 광자 시스템을 보여 주었다. 이 매우 높은 감도는 심층 공간 통신과 같은 응용 프로그램에 이상적입니다.
마이크로파 광자신호 처리
양자 마이크로파 광자는 또한 위상 이동 및 필터링과 같은 대역폭 신호 처리 기능을 구현합니다. 분산 광학 요소를 사용하고 빛의 파장을 조정함으로써 연구자들은 RF 위상이 최대 8GHz RF 필터링 대역폭을 8GHz까지 이동한다는 사실을 보여주었습니다. 중요한 것은 이러한 기능이 모두 3GHz 전자 장치를 사용하여 달성되며, 이는 성능이 기존 대역폭 한계를 초과 함을 보여줍니다.
비 국소 주파수 대 시간 매핑
양자 얽힘에 의해 가져온 흥미로운 기능 중 하나는 비 국소 주파수를 시간에 매핑하는 것입니다. 이 기술은 연속파 펌핑 단일 광자 소스의 스펙트럼을 원격 위치의 시간 영역에 매핑 할 수 있습니다. 이 시스템은 한 빔이 스펙트럼 필터를 통과하고 다른 빔은 분산 요소를 통과하는 얽힌 광자 쌍을 사용합니다. 얽힌 광자의 주파수 의존성으로 인해, 스펙트럼 필터링 모드는 시간 도메인에 구체적으로 맵핑된다.
그림 1 은이 개념을 보여줍니다.
이 방법은 측정 된 광원을 직접 조작하지 않고 유연한 스펙트럼 측정을 달성 할 수 있습니다.
압축 감지
양자마이크로파 광학기술은 또한 광대역 신호의 압축 감지를위한 새로운 방법을 제공합니다. 양자 검출에 내재 된 무작위성을 사용하여 연구원들은 복구 할 수있는 양자 압축 감지 시스템을 보여주었습니다.10GHz RF스펙트럼. 시스템은 RF 신호를 코 히어 런트 광자의 편광 상태로 조절한다. 단일 광자 감지는 압축 감지를위한 자연 무작위 측정 매트릭스를 제공합니다. 이러한 방식으로, 광대역 신호는 Yarnyquist 샘플링 속도로 복원 될 수 있습니다.
양자 키 분포
양자 기술은 전통적인 전자 레인지 광 응용 분야를 향상시키는 것 외에도 QUNC (Quantum Key Distribution)와 같은 양자 통신 시스템을 향상시킬 수 있습니다. 연구원들은 QKD (Quantum Key Distribution) 시스템에 대한 멀티플렉싱 마이크로파 광자 서브 캐리어를 통해 SCM-QKD (SubCarrier Multiplex Quantum Key Distribution)를 입증했습니다. 이를 통해 단일 파장의 빛에 걸쳐 다수의 독립적 인 양자 키를 전송하여 스펙트럼 효율을 증가시킬 수 있습니다.
그림 2는 듀얼 캐리어 SCM-QKD 시스템의 개념과 실험 결과를 보여줍니다.
양자 마이크로파 광자 기술은 유망하지만 여전히 몇 가지 과제가 있습니다.
1. 제한된 실시간 기능 : 현재 시스템은 신호를 재구성하기 위해 많은 축적 시간이 필요합니다.
2. 버스트/단일 신호를 다루는 데 어려움 : 재구성의 통계적 특성은 비 반복 신호에 대한 적용 가능성을 제한합니다.
3. 실제 마이크로파 파형으로 변환 : 재구성 된 히스토그램을 사용 가능한 파형으로 변환하기 위해 추가 단계가 필요합니다.
4. 장치 특성 : 결합 시스템에서 양자 및 마이크로파 광자 장치의 거동에 대한 추가 연구가 필요하다.
5. 통합 : 오늘날 대부분의 시스템은 부피가 큰 개별 구성 요소를 사용합니다.
이러한 과제를 해결하고 분야를 발전시키기 위해 많은 유망한 연구 방향이 떠오르고 있습니다.
1. 실시간 신호 처리 및 단일 감지를위한 새로운 방법을 개발하십시오.
2. 액체 미세권 측정과 같은 높은 감도를 사용하는 새로운 응용 분야를 탐색하십시오.
3. 크기와 복잡성을 줄이기 위해 통합 광자와 전자의 실현을 추구합니다.
4. 통합 양자 마이크로파 광자 회로에서 향상된 광기 상호 작용을 연구하십시오.
5. 양자 마이크로파 광자 기술을 다른 새로운 양자 기술과 결합하십시오.
시간 후 : 9 월 -02-2024