ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೈಕ್ರೋವೇವ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಅನ್ವಯಿಕೆ

ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಅನ್ವಯಿಕೆಮೈಕ್ರೋವೇವ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ

ದುರ್ಬಲ ಸಿಗ್ನಲ್ ಪತ್ತೆ
ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೈಕ್ರೋವೇವ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಅತ್ಯಂತ ಭರವಸೆಯ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದು ಅತ್ಯಂತ ದುರ್ಬಲ ಮೈಕ್ರೋವೇವ್/ಆರ್‌ಎಫ್ ಸಿಗ್ನಲ್‌ಗಳ ಪತ್ತೆ. ಏಕ ಫೋಟಾನ್ ಪತ್ತೆಯನ್ನು ಬಳಸುವ ಮೂಲಕ, ಈ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ವಿಧಾನಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಸೂಕ್ಷ್ಮವಾಗಿವೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಯಾವುದೇ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ವರ್ಧನೆಯಿಲ್ಲದೆ -112.8 ಡಿಬಿಎಂ ವರೆಗಿನ ಕಡಿಮೆ ಸಿಗ್ನಲ್‌ಗಳನ್ನು ಪತ್ತೆ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೈಕ್ರೋವೇವ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ಸಂಶೋಧಕರು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಿದ್ದಾರೆ. ಈ ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಹೈ ಸೆನ್ಸಿಟಿವಿಟಿಯು ಆಳವಾದ ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ಸಂವಹನಗಳಂತಹ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ಗಳಿಗೆ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ.

ಮೈಕ್ರೋವೇವ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ಸಿಗ್ನಲ್ ಸಂಸ್ಕರಣೆ
ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೈಕ್ರೋವೇವ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ಹಂತ ಬದಲಾವಣೆ ಮತ್ತು ಫಿಲ್ಟರಿಂಗ್‌ನಂತಹ ಹೆಚ್ಚಿನ-ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್ತ್ ಸಿಗ್ನಲ್ ಸಂಸ್ಕರಣಾ ಕಾರ್ಯಗಳನ್ನು ಸಹ ಕಾರ್ಯಗತಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಪ್ರಸರಣ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಅಂಶವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಮತ್ತು ಬೆಳಕಿನ ತರಂಗಾಂತರವನ್ನು ಸರಿಹೊಂದಿಸುವ ಮೂಲಕ, ಸಂಶೋಧಕರು RF ಹಂತವು 8 GHz ವರೆಗೆ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ ಎಂಬ ಅಂಶವನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಿದರು. RF ಫಿಲ್ಟರಿಂಗ್ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್ತ್‌ಗಳು 8 GHz ವರೆಗೆ. ಮುಖ್ಯವಾಗಿ, ಈ ಎಲ್ಲಾ ವೈಶಿಷ್ಟ್ಯಗಳನ್ನು 3 GHz ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್ ಬಳಸಿ ಸಾಧಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್ತ್ ಮಿತಿಗಳನ್ನು ಮೀರುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.

ಸ್ಥಳೀಯವಲ್ಲದ ಆವರ್ತನದಿಂದ ಸಮಯ ನಕ್ಷೆ
ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಎಂಟ್ಯಾಂಗಲ್ಮೆಂಟ್‌ನಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ಒಂದು ಆಸಕ್ತಿದಾಯಕ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವೆಂದರೆ ಸ್ಥಳೀಯವಲ್ಲದ ಆವರ್ತನವನ್ನು ಸಮಯಕ್ಕೆ ಮ್ಯಾಪಿಂಗ್ ಮಾಡುವುದು. ಈ ತಂತ್ರವು ನಿರಂತರ-ತರಂಗ ಪಂಪ್ ಮಾಡಿದ ಏಕ-ಫೋಟಾನ್ ಮೂಲದ ವರ್ಣಪಟಲವನ್ನು ದೂರದ ಸ್ಥಳದಲ್ಲಿರುವ ಸಮಯ ಡೊಮೇನ್‌ಗೆ ನಕ್ಷೆ ಮಾಡಬಹುದು. ಈ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ಸಿಕ್ಕಿಹಾಕಿಕೊಂಡ ಫೋಟಾನ್ ಜೋಡಿಗಳನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ, ಇದರಲ್ಲಿ ಒಂದು ಕಿರಣವು ರೋಹಿತ ಫಿಲ್ಟರ್ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಇನ್ನೊಂದು ಪ್ರಸರಣ ಅಂಶದ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋಗುತ್ತದೆ. ಸಿಕ್ಕಿಹಾಕಿಕೊಂಡ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳ ಆವರ್ತನ ಅವಲಂಬನೆಯಿಂದಾಗಿ, ರೋಹಿತದ ಫಿಲ್ಟರಿಂಗ್ ಮೋಡ್ ಅನ್ನು ಸಮಯ ಡೊಮೇನ್‌ಗೆ ಸ್ಥಳೀಯವಲ್ಲದ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಮ್ಯಾಪ್ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಚಿತ್ರ 1 ಈ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ:

ಈ ವಿಧಾನವು ಅಳತೆ ಮಾಡಿದ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲವನ್ನು ನೇರವಾಗಿ ಕುಶಲತೆಯಿಂದ ನಿರ್ವಹಿಸದೆ ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳುವ ರೋಹಿತದ ಮಾಪನವನ್ನು ಸಾಧಿಸಬಹುದು.

ಸಂಕುಚಿತ ಸಂವೇದನೆ
ಕ್ವಾಂಟಮ್ಮೈಕ್ರೋವೇವ್ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಬ್ರಾಡ್‌ಬ್ಯಾಂಡ್ ಸಿಗ್ನಲ್‌ಗಳ ಸಂಕುಚಿತ ಸಂವೇದನೆಗೆ ಹೊಸ ವಿಧಾನವನ್ನು ಸಹ ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ. ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಪತ್ತೆಯಲ್ಲಿ ಅಂತರ್ಗತವಾಗಿರುವ ಯಾದೃಚ್ಛಿಕತೆಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು, ಸಂಶೋಧಕರು ಚೇತರಿಸಿಕೊಳ್ಳುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವಿರುವ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಂಕುಚಿತ ಸಂವೇದನಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಿದ್ದಾರೆ.10 GHz ಆರ್‌ಎಫ್ವರ್ಣಪಟಲ. ಈ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು RF ಸಿಗ್ನಲ್ ಅನ್ನು ಸುಸಂಬದ್ಧ ಫೋಟಾನ್‌ನ ಧ್ರುವೀಕರಣ ಸ್ಥಿತಿಗೆ ಮಾರ್ಪಡಿಸುತ್ತದೆ. ನಂತರ ಏಕ-ಫೋಟಾನ್ ಪತ್ತೆ ಸಂಕುಚಿತ ಸಂವೇದನೆಗಾಗಿ ನೈಸರ್ಗಿಕ ಯಾದೃಚ್ಛಿಕ ಮಾಪನ ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ ಅನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ರೀತಿಯಾಗಿ, ಯಾರ್ನಿಕ್ವಿಸ್ಟ್ ಮಾದರಿ ದರದಲ್ಲಿ ಬ್ರಾಡ್‌ಬ್ಯಾಂಡ್ ಸಿಗ್ನಲ್ ಅನ್ನು ಪುನಃಸ್ಥಾಪಿಸಬಹುದು.

ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕೀ ವಿತರಣೆ
ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಮೈಕ್ರೋವೇವ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದರ ಜೊತೆಗೆ, ಕ್ವಾಂಟಮ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕೀ ವಿತರಣೆ (QKD) ನಂತಹ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಂವಹನ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ಸಹ ಸುಧಾರಿಸಬಹುದು. ಸಂಶೋಧಕರು ಮೈಕ್ರೊವೇವ್ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳ ಸಬ್‌ಕ್ಯಾರಿಯರ್ ಅನ್ನು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕೀ ವಿತರಣೆ (QKD) ವ್ಯವಸ್ಥೆಗೆ ಮಲ್ಟಿಪ್ಲೆಕ್ಸಿಂಗ್ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಸಬ್‌ಕ್ಯಾರಿಯರ್ ಮಲ್ಟಿಪ್ಲೆಕ್ಸ್ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕೀ ವಿತರಣೆ (SCM-QKD) ಅನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಿದರು. ಇದು ಬಹು ಸ್ವತಂತ್ರ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕೀಗಳನ್ನು ಬೆಳಕಿನ ಒಂದೇ ತರಂಗಾಂತರದ ಮೇಲೆ ರವಾನಿಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ರೋಹಿತದ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ.
ಚಿತ್ರ 2 ದ್ವಿ-ವಾಹಕ SCM-QKD ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಪರಿಕಲ್ಪನೆ ಮತ್ತು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ:

ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೈಕ್ರೋವೇವ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಭರವಸೆ ನೀಡುತ್ತಿದ್ದರೂ, ಇನ್ನೂ ಕೆಲವು ಸವಾಲುಗಳಿವೆ:
1. ಸೀಮಿತ ನೈಜ-ಸಮಯದ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ: ಪ್ರಸ್ತುತ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ಸಿಗ್ನಲ್ ಅನ್ನು ಪುನರ್ನಿರ್ಮಿಸಲು ಸಾಕಷ್ಟು ಸಂಚಯನ ಸಮಯವನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ.
2. ಬರ್ಸ್ಟ್/ಏಕ ಸಂಕೇತಗಳನ್ನು ನಿಭಾಯಿಸುವಲ್ಲಿ ತೊಂದರೆ: ಪುನರ್ನಿರ್ಮಾಣದ ಸಂಖ್ಯಾಶಾಸ್ತ್ರೀಯ ಸ್ವರೂಪವು ಪುನರಾವರ್ತಿತವಲ್ಲದ ಸಂಕೇತಗಳಿಗೆ ಅದರ ಅನ್ವಯಿಕತೆಯನ್ನು ಮಿತಿಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.
3. ನಿಜವಾದ ಮೈಕ್ರೋವೇವ್ ತರಂಗರೂಪಕ್ಕೆ ಪರಿವರ್ತಿಸಿ: ಪುನರ್ನಿರ್ಮಿಸಿದ ಹಿಸ್ಟೋಗ್ರಾಮ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಬಹುದಾದ ತರಂಗರೂಪಕ್ಕೆ ಪರಿವರ್ತಿಸಲು ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಹಂತಗಳು ಅಗತ್ಯವಿದೆ.
4. ಸಾಧನದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು: ಸಂಯೋಜಿತ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮತ್ತು ಮೈಕ್ರೋವೇವ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ ಸಾಧನಗಳ ವರ್ತನೆಯ ಕುರಿತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಅಧ್ಯಯನ ಅಗತ್ಯವಿದೆ.
5. ಏಕೀಕರಣ: ಇಂದಿನ ಹೆಚ್ಚಿನ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು ಬೃಹತ್ ಡಿಸ್ಕ್ರೀಟ್ ಘಟಕಗಳನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ.

ಈ ಸವಾಲುಗಳನ್ನು ಎದುರಿಸಲು ಮತ್ತು ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಮುನ್ನಡೆಸಲು, ಹಲವಾರು ಭರವಸೆಯ ಸಂಶೋಧನಾ ನಿರ್ದೇಶನಗಳು ಹೊರಹೊಮ್ಮುತ್ತಿವೆ:
1. ನೈಜ-ಸಮಯದ ಸಿಗ್ನಲ್ ಸಂಸ್ಕರಣೆ ಮತ್ತು ಏಕ ಪತ್ತೆಗಾಗಿ ಹೊಸ ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿ.
2. ದ್ರವ ಸೂಕ್ಷ್ಮಗೋಳ ಮಾಪನದಂತಹ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂವೇದನೆಯನ್ನು ಬಳಸುವ ಹೊಸ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ಗಳನ್ನು ಅನ್ವೇಷಿಸಿ.
3. ಗಾತ್ರ ಮತ್ತು ಸಂಕೀರ್ಣತೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಸಂಯೋಜಿತ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಸಾಕ್ಷಾತ್ಕಾರವನ್ನು ಮುಂದುವರಿಸಿ.
4. ಇಂಟಿಗ್ರೇಟೆಡ್ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೈಕ್ರೋವೇವ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ವರ್ಧಿತ ಬೆಳಕು-ದ್ರವ್ಯದ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಿ.
5. ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೈಕ್ರೋವೇವ್ ಫೋಟಾನ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಇತರ ಉದಯೋನ್ಮುಖ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸಿ.