क्वांटम माइक्रोवेव ऑप्टिकल प्रौद्योगिकी

मात्रामाइक्रोवेव ऑप्टिकलतकनीकी
माइक्रोवेव ऑप्टिकल प्रौद्योगिकीसिग्नल प्रोसेसिंग, संचार, संवेदन और अन्य क्षेत्रों में ऑप्टिकल और माइक्रोवेव प्रौद्योगिकी के लाभों को मिलाकर, फोटोनिक्स एक शक्तिशाली क्षेत्र बन गया है। हालांकि, पारंपरिक माइक्रोवेव फोटोनिक्स प्रणालियों को कुछ प्रमुख सीमाओं का सामना करना पड़ता है, विशेष रूप से बैंडविड्थ और संवेदनशीलता के संदर्भ में। इन चुनौतियों को दूर करने के लिए, शोधकर्ता क्वांटम माइक्रोवेव फोटोनिक्स का पता लगाना शुरू कर रहे हैं - एक रोमांचक नया क्षेत्र जो क्वांटम प्रौद्योगिकी की अवधारणाओं को माइक्रोवेव फोटोनिक्स के साथ जोड़ता है।

क्वांटम माइक्रोवेव ऑप्टिकल प्रौद्योगिकी के मूल सिद्धांत
क्वांटम माइक्रोवेव ऑप्टिकल तकनीक का मूल उद्देश्य पारंपरिक ऑप्टिकल तकनीकों को प्रतिस्थापित करना है।फोटोडिटेक्टरमेंमाइक्रोवेव फोटॉन लिंकइसमें उच्च संवेदनशीलता वाला सिंगल फोटॉन फोटोडिटेक्टर लगा है। इससे सिस्टम अत्यंत कम ऑप्टिकल पावर स्तरों पर, यहां तक ​​कि सिंगल फोटॉन स्तर तक भी, काम कर सकता है, साथ ही बैंडविड्थ को भी संभावित रूप से बढ़ा सकता है।
विशिष्ट क्वांटम माइक्रोवेव फोटॉन प्रणालियों में शामिल हैं: 1. एकल-फोटॉन स्रोत (जैसे, क्षीणित लेजर 2.इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर1. माइक्रोवेव/आरएफ सिग्नल को एन्कोड करने के लिए 3. ऑप्टिकल सिग्नल प्रोसेसिंग घटक 4. सिंगल फोटॉन डिटेक्टर (जैसे सुपरकंडक्टिंग नैनोवायर डिटेक्टर) 5. समय पर निर्भर सिंगल फोटॉन काउंटिंग (TCSPC) इलेक्ट्रॉनिक उपकरण
चित्र 1 में पारंपरिक माइक्रोवेव फोटॉन लिंक और क्वांटम माइक्रोवेव फोटॉन लिंक के बीच तुलना दर्शाई गई है:

मुख्य अंतर यह है कि इसमें हाई-स्पीड फोटोडायोड के बजाय सिंगल फोटॉन डिटेक्टर और टीसीएसपीसी मॉड्यूल का उपयोग किया गया है। इससे अत्यंत कमजोर संकेतों का पता लगाना संभव हो जाता है, और उम्मीद है कि इससे बैंडविड्थ को पारंपरिक फोटोडिटेक्टरों की सीमाओं से आगे बढ़ाया जा सकेगा।

एकल फोटॉन पहचान योजना
क्वांटम माइक्रोवेव फोटॉन प्रणालियों के लिए एकल फोटॉन पहचान योजना अत्यंत महत्वपूर्ण है। इसका कार्य सिद्धांत इस प्रकार है: 1. मापे गए सिग्नल के साथ सिंक्रनाइज़ किया गया आवधिक ट्रिगर सिग्नल TCSPC मॉड्यूल को भेजा जाता है। 2. एकल फोटॉन डिटेक्टर पता लगाए गए फोटॉनों का प्रतिनिधित्व करने वाले पल्स की एक श्रृंखला आउटपुट करता है। 3. TCSPC मॉड्यूल ट्रिगर सिग्नल और प्रत्येक पता लगाए गए फोटॉन के बीच समय अंतर को मापता है। 4. कई ट्रिगर लूप के बाद, पहचान समय हिस्टोग्राम स्थापित किया जाता है। 5. हिस्टोग्राम मूल सिग्नल के तरंगरूप का पुनर्निर्माण कर सकता है। गणितीय रूप से, यह दिखाया जा सकता है कि किसी दिए गए समय पर फोटॉन का पता लगाने की संभावना उस समय की ऑप्टिकल शक्ति के समानुपाती होती है। इसलिए, पहचान समय का हिस्टोग्राम मापे गए सिग्नल के तरंगरूप का सटीक प्रतिनिधित्व कर सकता है।

क्वांटम माइक्रोवेव ऑप्टिकल प्रौद्योगिकी के प्रमुख लाभ
परंपरागत माइक्रोवेव ऑप्टिकल प्रणालियों की तुलना में, क्वांटम माइक्रोवेव फोटोनिक्स के कई प्रमुख लाभ हैं: 1. अति उच्च संवेदनशीलता: यह एकल फोटॉन स्तर तक के अत्यंत कमजोर संकेतों का पता लगा सकता है। 2. बैंडविड्थ में वृद्धि: यह फोटोडिटेक्टर की बैंडविड्थ से सीमित नहीं है, केवल एकल फोटॉन डिटेक्टर के टाइमिंग जिटर से प्रभावित होता है। 3. बेहतर हस्तक्षेप-रोधी क्षमता: TCSPC पुनर्निर्माण उन संकेतों को फ़िल्टर कर सकता है जो ट्रिगर से लॉक नहीं होते हैं। 4. कम शोर: परंपरागत फोटोइलेक्ट्रिक डिटेक्शन और प्रवर्धन के कारण होने वाले शोर से बचा जा सकता है।