ක්වොන්ටම් ක්ෂුද්‍ර තරංග ෆෝටෝනික් තාක්ෂණයේ යෙදීම්

ක්වොන්ටම් යෙදීමක්ෂුද්‍ර තරංග ෆෝටෝනික් තාක්ෂණය

දුර්වල සංඥා අනාවරණය
ක්වොන්ටම් මයික්‍රෝවේව් ෆෝටෝනික්ස් තාක්‍ෂණයේ වඩාත්ම පොරොන්දු වූ යෙදුම්වලින් එකක් වන්නේ අතිශය දුර්වල ක්ෂුද්‍ර තරංග/RF සංඥා හඳුනා ගැනීමයි. තනි ෆෝටෝන හඳුනාගැනීම භාවිතා කිරීමෙන්, මෙම පද්ධති සාම්ප්‍රදායික ක්‍රමවලට වඩා බෙහෙවින් සංවේදී වේ. උදාහරණයක් ලෙස, පර්යේෂකයන් කිසිදු ඉලෙක්ට්‍රොනික විස්තාරණයකින් තොරව -112.8 dBm තරම් අඩු සංඥා හඳුනාගත හැකි ක්වොන්ටම් මයික්‍රෝවේව් ෆෝටෝනික් පද්ධතියක් පෙන්නුම් කර ඇත. මෙම අතිශය ඉහළ සංවේදීතාව ගැඹුරු අභ්‍යවකාශ සන්නිවේදනය වැනි යෙදුම් සඳහා එය වඩාත් සුදුසු කරයි.

ක්ෂුද්‍ර තරංග ෆෝටෝනික්ස්සංඥා සැකසීම
ක්වොන්ටම් මයික්‍රෝවේව් ෆෝටෝනික්ස් මඟින් අදියර මාරු කිරීම සහ පෙරීම වැනි ඉහළ කලාප පළල සංඥා සැකසුම් කාර්යයන් ද ක්‍රියාත්මක කරයි. විසරණ දෘශ්‍ය මූලද්‍රව්‍යයක් භාවිතා කිරීමෙන් සහ ආලෝකයේ තරංග ආයාමය සකස් කිරීමෙන්, පර්යේෂකයන් RF අදියර 8 GHz දක්වා මාරු වන බව පෙන්නුම් කළහ. RF පෙරහන් කලාප පළල 8 GHz දක්වා. වැදගත් වන්නේ, මෙම විශේෂාංග සියල්ලම 3 GHz ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණ භාවිතයෙන් සාක්ෂාත් කර ගන්නා අතර, එමඟින් කාර්ය සාධනය සාම්ප්‍රදායික කලාප පළල සීමාවන් ඉක්මවා යන බව පෙන්නුම් කරයි.

දේශීය නොවන සංඛ්‍යාත සිට කාල සිතියම්ගත කිරීම
ක්වොන්ටම් පැටලීම මගින් ගෙන එන එක් සිත්ගන්නාසුලු හැකියාවක් වන්නේ දේශීය නොවන සංඛ්‍යාතය කාලයට සිතියම්ගත කිරීමයි. මෙම තාක්ෂණයට අඛණ්ඩ තරංග පොම්ප කරන ලද තනි-ෆෝටෝන ප්‍රභවයක වර්ණාවලිය දුරස්ථ ස්ථානයක කාල වසමකට සිතියම්ගත කළ හැකිය. පද්ධතිය පැටලී ඇති ෆෝටෝන යුගල භාවිතා කරයි, එහිදී එක් කදම්භයක් වර්ණාවලි පෙරහනක් හරහා ගමන් කරන අතර අනෙක විසරණ මූලද්‍රව්‍යයක් හරහා ගමන් කරයි. පැටලී ඇති ෆෝටෝනවල සංඛ්‍යාත යැපීම හේතුවෙන්, වර්ණාවලි පෙරහන් මාදිලිය කාල වසමට දේශීය නොවන ලෙස සිතියම්ගත කර ඇත.
රූපය 1 මෙම සංකල්පය නිරූපණය කරයි:

මෙම ක්‍රමය මඟින් මනින ලද ආලෝක ප්‍රභවය සෘජුවම හැසිරවීමකින් තොරව නම්‍යශීලී වර්ණාවලි මිනුම් ලබා ගත හැකිය.

සම්පීඩිත සංවේදනය
ක්වොන්ටම්මයික්‍රෝවේව් ඔප්ටිකල්පුළුල් පරාස සංඥා සම්පීඩිත සංවේදනය සඳහා නව ක්‍රමයක් ද තාක්ෂණය සපයයි. ක්වොන්ටම් හඳුනාගැනීමේ ආවේණික අහඹු බව භාවිතා කරමින්, පර්යේෂකයන් විසින් යථා තත්ත්වයට පත් කළ හැකි ක්වොන්ටම් සම්පීඩිත සංවේදන පද්ධතියක් පෙන්නුම් කර ඇත.10 GHz ආර්එෆ්වර්ණාවලි. පද්ධතිය RF සංඥාව සහසම්බන්ධ ෆෝටෝනයේ ධ්‍රැවීකරණ තත්ත්වයට මොඩියුලේට් කරයි. ඉන්පසු තනි-ෆෝටෝන අනාවරණය සම්පීඩිත සංවේදනය සඳහා ස්වාභාවික අහඹු මිනුම් අනුකෘතියක් සපයයි. මේ ආකාරයෙන්, යාර්නික්විස්ට් සාම්පල අනුපාතයෙන් පුළුල් පරාස සංඥාව ප්‍රතිස්ථාපනය කළ හැකිය.

ක්වොන්ටම් යතුරු ව්‍යාප්තිය
සාම්ප්‍රදායික ක්ෂුද්‍ර තරංග ෆෝටෝනික් යෙදුම් වැඩිදියුණු කිරීමට අමතරව, ක්වොන්ටම් තාක්ෂණයට ක්වොන්ටම් යතුරු බෙදා හැරීම (QKD) වැනි ක්වොන්ටම් සන්නිවේදන පද්ධති වැඩිදියුණු කළ හැකිය. පර්යේෂකයන් ක්වොන්ටම් යතුරු බෙදා හැරීමේ (QKD) පද්ධතියකට ක්වොන්ටම් ෆෝටෝන උප වාහකය බහුකාර්යකරණය කිරීමෙන් උප වාහක බහුකාර්ය ක්වොන්ටම් යතුරු බෙදා හැරීම (SCM-QKD) නිරූපණය කළහ. මෙය ආලෝකයේ තනි තරංග ආයාමයක් හරහා බහු ස්වාධීන ක්වොන්ටම් යතුරු සම්ප්‍රේෂණය කිරීමට ඉඩ සලසයි, එමඟින් වර්ණාවලි කාර්යක්ෂමතාව වැඩි කරයි.
රූප සටහන 2 හි ද්විත්ව වාහක SCM-QKD පද්ධතියේ සංකල්පය සහ අත්හදා බැලීමේ ප්‍රතිඵල පෙන්වයි:

ක්වොන්ටම් ක්ෂුද්‍ර තරංග ෆෝටෝනික්ස් තාක්ෂණය පොරොන්දු වුවද, තවමත් අභියෝග කිහිපයක් තිබේ:
1. සීමිත තත්‍ය කාලීන හැකියාව: වත්මන් පද්ධතියට සංඥාව ප්‍රතිනිර්මාණය කිරීම සඳහා විශාල සමුච්චන කාලයක් අවශ්‍ය වේ.
2. පිපිරීම්/තනි සංඥා සමඟ කටයුතු කිරීමේ අපහසුතාව: ප්‍රතිනිර්මාණයේ සංඛ්‍යානමය ස්වභාවය පුනරාවර්තනය නොවන සංඥා සඳහා එහි අදාළත්වය සීමා කරයි.
3. සැබෑ මයික්‍රෝවේව් තරංග ආකාරයක් බවට පරිවර්තනය කරන්න: ප්‍රතිනිර්මාණය කරන ලද හිස්ටෝග්‍රෑම් භාවිතා කළ හැකි තරංග ආකාරයක් බවට පරිවර්තනය කිරීමට අමතර පියවර අවශ්‍ය වේ.
4. උපාංග ලක්ෂණ: ඒකාබද්ධ පද්ධතිවල ක්වොන්ටම් සහ ක්ෂුද්‍ර තරංග ෆෝටෝනික් උපාංගවල හැසිරීම පිළිබඳ වැඩිදුර අධ්‍යයනය අවශ්‍ය වේ.
5. ඒකාබද්ධ කිරීම: අද බොහෝ පද්ධති විශාල විවික්ත සංරචක භාවිතා කරයි.

මෙම අභියෝගවලට මුහුණ දීම සහ ක්ෂේත්‍රය දියුණු කිරීම සඳහා, පොරොන්දු වූ පර්යේෂණ දිශාවන් ගණනාවක් මතුවෙමින් තිබේ:
1. තත්‍ය කාලීන සංඥා සැකසීම සහ තනි හඳුනාගැනීම සඳහා නව ක්‍රම සංවර්ධනය කිරීම.
2. ද්‍රව ක්ෂුද්‍රගෝල මැනීම වැනි ඉහළ සංවේදීතාවයක් භාවිතා කරන නව යෙදුම් ගවේෂණය කරන්න.
3. ප්‍රමාණය හා සංකීර්ණතාව අඩු කිරීම සඳහා ඒකාබද්ධ ෆෝටෝන සහ ඉලෙක්ට්‍රෝන සාක්ෂාත් කර ගැනීම ලුහුබඳින්න.
4. ඒකාබද්ධ ක්වොන්ටම් ක්ෂුද්‍ර තරංග ෆෝටෝනික් පරිපථවල වැඩි දියුණු කළ ආලෝක-පදාර්ථ අන්තර්ක්‍රියා අධ්‍යයනය කරන්න.
5. ක්වොන්ටම් මයික්‍රෝවේව් ෆෝටෝන තාක්ෂණය අනෙකුත් නැගී එන ක්වොන්ටම් තාක්ෂණයන් සමඟ ඒකාබද්ධ කරන්න.