குவாண்டம் மைக்ரோவேவ் ஃபோட்டானிக்ஸ் தொழில்நுட்பத்தின் பயன்பாடு

குவாண்டம் பயன்பாடுமைக்ரோவேவ் ஃபோட்டானிக்ஸ் தொழில்நுட்பம்

பலவீனமான சமிக்ஞை கண்டறிதல்
குவாண்டம் மைக்ரோவேவ் ஃபோட்டானிக்ஸ் தொழில்நுட்பத்தின் மிகவும் நம்பிக்கைக்குரிய பயன்பாடுகளில் ஒன்று, மிகவும் பலவீனமான மைக்ரோவேவ்/RF சிக்னல்களைக் கண்டறிவதாகும். ஒற்றை ஃபோட்டான் கண்டறிதலைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், இந்த அமைப்புகள் பாரம்பரிய முறைகளை விட மிகவும் அதிக உணர்திறன் கொண்டவையாக இருக்கின்றன. உதாரணமாக, ஆராய்ச்சியாளர்கள் எந்தவொரு மின்னணு பெருக்கமும் இல்லாமல் -112.8 dBm அளவு குறைந்த சிக்னல்களைக் கண்டறியக்கூடிய ஒரு குவாண்டம் மைக்ரோவேவ் ஃபோட்டானிக் அமைப்பை நிரூபித்துள்ளனர். இந்த மிக அதிக உணர்திறன், ஆழ் விண்வெளித் தொடர்புகள் போன்ற பயன்பாடுகளுக்கு இதை மிகவும் பொருத்தமானதாக ஆக்குகிறது.

மைக்ரோவேவ் ஃபோட்டானிக்ஸ்சமிக்ஞை செயலாக்கம்
குவாண்டம் மைக்ரோவேவ் ஃபோட்டானிக்ஸ், கட்டம் மாற்றுதல் மற்றும் வடிகட்டுதல் போன்ற உயர் அலைவரிசை சமிக்ஞை செயலாக்கப் பணிகளையும் செயல்படுத்துகிறது. ஒரு சிதறல் ஒளியியல் கூறைப் பயன்படுத்தி, ஒளியின் அலைநீளத்தைச் சரிசெய்வதன் மூலம், 8 GHz வரையிலான RF கட்டம் மாற்றுதல் மற்றும் 8 GHz வரையிலான RF வடிகட்டுதல் அலைவரிசைகள் சாத்தியம் என்பதை ஆராய்ச்சியாளர்கள் நிரூபித்துள்ளனர். முக்கியமாக, இந்த அம்சங்கள் அனைத்தும் 3 GHz மின்னணுவியலைப் பயன்படுத்தி அடையப்படுகின்றன, இது இதன் செயல்திறன் பாரம்பரிய அலைவரிசை வரம்புகளை மீறுகிறது என்பதைக் காட்டுகிறது.

உள்ளூர் அல்லாத அதிர்வெண்ணை நேரத்துடன் வரைபடமாக்குதல்
குவாண்டம் சிக்கலால் ஏற்படும் ஒரு சுவாரசியமான திறன், இடஞ்சாரா அதிர்வெண்ணை நேரத்திற்கு வரைபடமாக்குவதாகும். இந்த நுட்பம், தொடர்-அலை உந்தப்பட்ட ஒற்றை-ஃபோட்டான் மூலத்தின் நிறமாலையை ஒரு தொலைதூர இடத்தில் உள்ள நேரக் களத்திற்கு வரைபடமாக்க முடியும். இந்த அமைப்பு சிக்கலான ஃபோட்டான் ஜோடிகளைப் பயன்படுத்துகிறது, இதில் ஒரு கற்றை நிறமாலை வடிகட்டி வழியாகவும், மற்றொன்று சிதறல் கூறு வழியாகவும் செல்கிறது. சிக்கலான ஃபோட்டான்களின் அதிர்வெண் சார்புத்தன்மையின் காரணமாக, நிறமாலை வடிகட்டுதல் முறையானது இடஞ்சாரா முறையில் நேரக் களத்திற்கு வரைபடமாக்கப்படுகிறது.
படம் 1 இந்தக் கருத்தை விளக்குகிறது:

இந்த முறையின் மூலம், அளவிடப்படும் ஒளி மூலத்தை நேரடியாகக் கையாளாமலேயே நெகிழ்வான நிறமாலை அளவீட்டை அடைய முடியும்.

சுருக்கப்பட்ட உணர்தல்
குவாண்டம்நுண்ணலை ஒளியியல்இந்தத் தொழில்நுட்பம், அகலப்பட்டை சமிக்ஞைகளைச் சுருக்கி உணர்வதற்கான ஒரு புதிய முறையையும் வழங்குகிறது. குவாண்டம் கண்டறிதலில் இயல்பாகவே உள்ள சீரற்ற தன்மையைப் பயன்படுத்தி, சமிக்ஞைகளை மீட்டெடுக்கக்கூடிய ஒரு குவாண்டம் சுருக்கப்பட்ட உணர்தல் அமைப்பை ஆராய்ச்சியாளர்கள் நிரூபித்துள்ளனர்.10 ஜிகாஹெர்ட்ஸ் ஆர்எஃப்நிறமாலைகள். இந்த அமைப்பு, ஒத்திசைவான ஃபோட்டானின் முனைவாக்க நிலைக்கு ஏற்ப RF சிக்னலை பண்பேற்றுகிறது. பின்னர், ஒற்றை-ஃபோட்டான் கண்டறிதல், சுருக்கப்பட்ட உணர்தலுக்காக ஒரு இயல்பான சமவாய்ப்பு அளவீட்டு அணியை வழங்குகிறது. இந்த வழியில், அகலப்பட்டை சிக்னலை யார்னிகுவிஸ்ட் மாதிரி விகிதத்தில் மீட்டெடுக்க முடியும்.

குவாண்டம் திறவுகோல் விநியோகம்
பாரம்பரிய மைக்ரோவேவ் ஃபோட்டானிக் பயன்பாடுகளை மேம்படுத்துவதோடு மட்டுமல்லாமல், குவாண்டம் தொழில்நுட்பமானது குவாண்டம் திறவிப் பகிர்வு (QKD) போன்ற குவாண்டம் தகவல் தொடர்பு அமைப்புகளையும் மேம்படுத்த முடியும். ஆராய்ச்சியாளர்கள், மைக்ரோவேவ் ஃபோட்டான்களை ஒரு குவாண்டம் திறவிப் பகிர்வு (QKD) அமைப்பின் மீது துணை அலைகளாகப் பன்முகப்படுத்துவதன் மூலம், துணை அலை பன்முக குவாண்டம் திறவிப் பகிர்வை (SCM-QKD) செய்து காட்டினர். இது, ஒளியின் ஒற்றை அலைநீளத்தில் பல சுயாதீனமான குவாண்டம் திறவிகளை அனுப்ப அனுமதிக்கிறது, இதன் மூலம் நிறமாலைத் திறனை அதிகரிக்கிறது.
இரட்டை கேரியர் SCM-QKD அமைப்பின் கருத்தாக்கம் மற்றும் சோதனை முடிவுகளை படம் 2 காட்டுகிறது:

குவாண்டம் மைக்ரோவேவ் ஃபோட்டானிக்ஸ் தொழில்நுட்பம் நம்பிக்கைக்குரியதாக இருந்தாலும், அதில் இன்னும் சில சவால்கள் உள்ளன:
1. வரையறுக்கப்பட்ட நிகழ்நேரத் திறன்: தற்போதைய அமைப்பு, சிக்னலை மீண்டும் கட்டமைக்க அதிக சேகரிப்பு நேரத்தை எடுத்துக்கொள்கிறது.
2. தொடர்/ஒற்றை சமிக்ஞைகளைக் கையாள்வதில் உள்ள சிரமம்: மறுகட்டமைப்பின் புள்ளிவிவர இயல்பு, மீண்டும் மீண்டும் வராத சமிக்ஞைகளுக்கு அதன் பயன்பாட்டினை வரம்புக்குட்படுத்துகிறது.
3. உண்மையான மைக்ரோவேவ் அலைவடிவமாக மாற்றுதல்: புனரமைக்கப்பட்ட ஹிஸ்டோகிராமைப் பயன்படுத்தக்கூடிய அலைவடிவமாக மாற்றுவதற்கு கூடுதல் படிகள் தேவைப்படுகின்றன.
4. சாதனப் பண்புகள்: ஒருங்கிணைந்த அமைப்புகளில் குவாண்டம் மற்றும் நுண்ணலை ஒளிமின்னணு சாதனங்களின் நடத்தை குறித்து மேலும் ஆய்வு தேவைப்படுகிறது.
5. ஒருங்கிணைப்பு: இன்றைய பெரும்பாலான அமைப்புகள் பருமனான, தனித்தனி பாகங்களைப் பயன்படுத்துகின்றன.

இந்தச் சவால்களை எதிர்கொள்வதற்கும், இத்துறையை முன்னேற்றுவதற்கும், பல நம்பிக்கைக்குரிய ஆராய்ச்சித் திசைகள் உருவாகி வருகின்றன:
1. நிகழ்நேர சமிக்ஞை செயலாக்கம் மற்றும் ஒற்றைக் கண்டறிதலுக்கான புதிய முறைகளை உருவாக்குதல்.
2. திரவ நுண்கோள அளவீடு போன்ற, அதிக உணர்திறனைப் பயன்படுத்தும் புதிய பயன்பாடுகளை ஆராயுங்கள்.
3. அளவு மற்றும் சிக்கலைக் குறைப்பதற்காக, ஒருங்கிணைந்த ஃபோட்டான்கள் மற்றும் எலக்ட்ரான்களை உருவாக்கும் முயற்சியில் ஈடுபட வேண்டும்.
4. ஒருங்கிணைந்த குவாண்டம் நுண்ணலை ஒளிமின்னியல் சுற்றுகளில் மேம்படுத்தப்பட்ட ஒளி-பொருள் இடைவினையை ஆராய்தல்.
5. குவாண்டம் மைக்ரோவேவ் ஃபோட்டான் தொழில்நுட்பத்தை, வளர்ந்து வரும் பிற குவாண்டம் தொழில்நுட்பங்களுடன் இணைக்கவும்.