क्वांटम माइक्रोवेव ऑप्टिकल प्रौद्योगिकी

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माइक्रोवेव ऑप्टिकल प्रौद्योगिकीसिग्नल प्रोसेसिंग, संचार, संवेदन और अन्य पहलुओं में ऑप्टिकल और माइक्रोवेव प्रौद्योगिकी के लाभों को मिलाकर एक शक्तिशाली क्षेत्र बन गया है। हालाँकि, पारंपरिक माइक्रोवेव फोटोनिक सिस्टम कुछ प्रमुख सीमाओं का सामना करते हैं, खासकर बैंडविड्थ और संवेदनशीलता के मामले में। इन चुनौतियों से पार पाने के लिए, शोधकर्ता क्वांटम माइक्रोवेव फोटोनिक्स का पता लगाना शुरू कर रहे हैं - एक रोमांचक नया क्षेत्र जो क्वांटम तकनीक की अवधारणाओं को माइक्रोवेव फोटोनिक्स के साथ जोड़ता है।

क्वांटम माइक्रोवेव ऑप्टिकल प्रौद्योगिकी के मूल सिद्धांत
क्वांटम माइक्रोवेव ऑप्टिकल प्रौद्योगिकी का मूल उद्देश्य पारंपरिक ऑप्टिकल प्रौद्योगिकी को प्रतिस्थापित करना है।फोटोडिटेक्टरमेंमाइक्रोवेव फोटॉन लिंकउच्च संवेदनशीलता वाले एकल फोटॉन फोटोडिटेक्टर के साथ। यह सिस्टम को बेहद कम ऑप्टिकल पावर स्तरों पर, यहाँ तक कि एकल-फोटॉन स्तर तक भी संचालित करने की अनुमति देता है, जबकि बैंडविड्थ को भी संभावित रूप से बढ़ाता है।
विशिष्ट क्वांटम माइक्रोवेव फोटॉन प्रणालियों में शामिल हैं: 1. एकल-फोटॉन स्रोत (जैसे, क्षीणित लेजर 2.इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटरमाइक्रोवेव/आरएफ सिग्नल को एनकोड करने के लिए 3. ऑप्टिकल सिग्नल प्रोसेसिंग घटक 4. सिंगल फोटॉन डिटेक्टर (जैसे सुपरकंडक्टिंग नैनोवायर डिटेक्टर) 5. समय पर निर्भर सिंगल फोटॉन काउंटिंग (टीसीएसपीसी) इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस
चित्र 1 पारंपरिक माइक्रोवेव फोटॉन लिंक और क्वांटम माइक्रोवेव फोटॉन लिंक के बीच तुलना दर्शाता है:

मुख्य अंतर यह है कि इसमें हाई-स्पीड फोटोडायोड के बजाय सिंगल फोटॉन डिटेक्टर और TCSPC मॉड्यूल का उपयोग किया जाता है। यह बेहद कमज़ोर सिग्नल का पता लगाने में सक्षम बनाता है, जबकि उम्मीद है कि बैंडविड्थ को पारंपरिक फोटोडिटेक्टर की सीमाओं से परे ले जाएगा।

एकल फोटॉन पहचान योजना
क्वांटम माइक्रोवेव फोटॉन सिस्टम के लिए सिंगल फोटॉन डिटेक्शन स्कीम बहुत महत्वपूर्ण है। कार्य सिद्धांत इस प्रकार है: 1. मापे गए सिग्नल के साथ सिंक्रनाइज़ किए गए आवधिक ट्रिगर सिग्नल को TCSPC मॉड्यूल में भेजा जाता है। 2. सिंगल फोटॉन डिटेक्टर पल्स की एक श्रृंखला को आउटपुट करता है जो पता लगाए गए फोटॉन का प्रतिनिधित्व करते हैं। 3. TCSPC मॉड्यूल ट्रिगर सिग्नल और प्रत्येक पता लगाए गए फोटॉन के बीच के समय के अंतर को मापता है। 4. कई ट्रिगर लूप के बाद, डिटेक्शन टाइम हिस्टोग्राम स्थापित होता है। 5. हिस्टोग्राम मूल सिग्नल के तरंग को फिर से बना सकता है। गणितीय रूप से, यह दिखाया जा सकता है कि किसी निश्चित समय पर फोटॉन का पता लगाने की संभावना उस समय ऑप्टिकल शक्ति के समानुपाती होती है। इसलिए, पता लगाने के समय का हिस्टोग्राम मापे गए सिग्नल के तरंग को सटीक रूप से दर्शा सकता है।

क्वांटम माइक्रोवेव ऑप्टिकल प्रौद्योगिकी के प्रमुख लाभ
पारंपरिक माइक्रोवेव ऑप्टिकल सिस्टम की तुलना में, क्वांटम माइक्रोवेव फोटोनिक्स के कई मुख्य लाभ हैं: 1. अति-उच्च संवेदनशीलता: एकल फोटॉन स्तर तक अत्यंत कमज़ोर संकेतों का पता लगाता है। 2. बैंडविड्थ में वृद्धि: फोटोडिटेक्टर की बैंडविड्थ द्वारा सीमित नहीं, केवल एकल फोटॉन डिटेक्टर के टाइमिंग जिटर से प्रभावित होता है। 3. उन्नत हस्तक्षेप-रोधी: TCSPC पुनर्निर्माण उन संकेतों को फ़िल्टर कर सकता है जो ट्रिगर से लॉक नहीं हैं। 4. कम शोर: पारंपरिक फोटोइलेक्ट्रिक डिटेक्शन और प्रवर्धन के कारण होने वाले शोर से बचें।