କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ ମାଇକ୍ରୋୱେଭ୍ ଫଟୋନିକ୍ସ ପ୍ରଯୁକ୍ତିର ପ୍ରୟୋଗ

କ୍ୱାଣ୍ଟମର ପ୍ରୟୋଗମାଇକ୍ରୋୱେଭ୍ ଫଟୋନିକ୍ସ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା

ଦୁର୍ବଳ ସିଗନାଲ୍ ଚିହ୍ନଟକରଣ
କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ ମାଇକ୍ରୋୱେଭ୍ ଫଟୋନିକ୍ସ ପ୍ରଯୁକ୍ତିର ସବୁଠାରୁ ପ୍ରତିଶ୍ରୁତିପୂର୍ଣ୍ଣ ପ୍ରୟୋଗଗୁଡ଼ିକ ମଧ୍ୟରୁ ଗୋଟିଏ ହେଉଛି ଅତ୍ୟନ୍ତ ଦୁର୍ବଳ ମାଇକ୍ରୋୱେଭ୍/RF ସିଗନାଲଗୁଡ଼ିକୁ ଚିହ୍ନଟ କରିବା। ଏକକ ଫୋଟନ୍ ଚିହ୍ନଟ ବ୍ୟବହାର କରି, ଏହି ସିଷ୍ଟମଗୁଡ଼ିକ ପାରମ୍ପରିକ ପଦ୍ଧତି ଅପେକ୍ଷା ବହୁତ ଅଧିକ ସମ୍ବେଦନଶୀଳ। ଉଦାହରଣ ସ୍ୱରୂପ, ଗବେଷକମାନେ ଏକ କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ ମାଇକ୍ରୋୱେଭ୍ ଫଟୋନିକ୍ ସିଷ୍ଟମ ପ୍ରଦର୍ଶନ କରିଛନ୍ତି ଯାହା କୌଣସି ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ଆମ୍ପ୍ଲିଫିକେସନ୍ ବିନା -112.8 dBm ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ କମ୍ ସିଗନାଲଗୁଡ଼ିକୁ ଚିହ୍ନଟ କରିପାରିବ। ଏହି ଅତ୍ୟଧିକ-ଉଚ୍ଚ ସମ୍ବେଦନଶୀଳତା ଏହାକୁ ଗଭୀର ସ୍ଥାନ ଯୋଗାଯୋଗ ଭଳି ପ୍ରୟୋଗ ପାଇଁ ଆଦର୍ଶ କରିଥାଏ।

ମାଇକ୍ରୋୱେଭ୍ ଫଟୋନିକ୍ସସିଗନାଲ ପ୍ରକ୍ରିୟାକରଣ
କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ ମାଇକ୍ରୋୱେଭ୍ ଫଟୋନିକ୍ସ ମଧ୍ୟ ପର୍ଯ୍ୟାୟ ପରିବର୍ତ୍ତନ ଏବଂ ଫିଲ୍ଟରିଂ ଭଳି ଉଚ୍ଚ-ବ୍ୟାଣ୍ଡୱିଡଥ୍ ସିଗନାଲ୍ ପ୍ରକ୍ରିୟାକରଣ କାର୍ଯ୍ୟ କାର୍ଯ୍ୟକାରୀ କରେ। ଏକ ବିସ୍ତାରକ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଉପାଦାନ ବ୍ୟବହାର କରି ଏବଂ ଆଲୋକର ତରଙ୍ଗଦୈର୍ଘ୍ୟକୁ ନିୟନ୍ତ୍ରଣ କରି, ଗବେଷକମାନେ ଏହି ସତ୍ୟକୁ ପ୍ରଦର୍ଶନ କରିଛନ୍ତି ଯେ RF ପର୍ଯ୍ୟାୟ 8 GHz RF ଫିଲ୍ଟରିଂ ବ୍ୟାଣ୍ଡୱିଡଥ୍ 8 GHz ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ପରିବର୍ତ୍ତନ କରେ। ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ଭାବରେ, ଏହି ସମସ୍ତ ବୈଶିଷ୍ଟ୍ୟଗୁଡ଼ିକ 3 GHz ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ସ ବ୍ୟବହାର କରି ହାସଲ କରାଯାଏ, ଯାହା ଦର୍ଶାଏ ଯେ କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା ପାରମ୍ପରିକ ବ୍ୟାଣ୍ଡୱିଡଥ୍ ସୀମା ଅତିକ୍ରମ କରେ।

ସମୟ ମ୍ୟାପିଂ ପାଇଁ ଅଣ-ସ୍ଥାନୀୟ ଫ୍ରିକ୍ୱେନ୍ସି
କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ ଏନଟାଙ୍ଗଲମେଣ୍ଟ ଦ୍ୱାରା ସୃଷ୍ଟି ହୋଇଥିବା ଏକ ଆକର୍ଷଣୀୟ କ୍ଷମତା ହେଉଛି ଅଣ-ସ୍ଥାନୀୟ ଫ୍ରିକ୍ୱେନ୍ସିକୁ ସମୟ ସହିତ ମ୍ୟାପିଂ କରିବା। ଏହି କୌଶଳ ଏକ ଦୂରବର୍ତ୍ତୀ ସ୍ଥାନରେ ଏକ ସମୟ ଡୋମେନ୍ ସହିତ ଏକ ନିରନ୍ତର-ତରଙ୍ଗ ପମ୍ପଡ୍ ଏକକ-ଫୋଟନ୍ ଉତ୍ସର ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରମ୍ ମ୍ୟାପ୍ କରିପାରିବ। ଏହି ସିଷ୍ଟମ୍ ଏନଟାଙ୍ଗଲଡ୍ ଫୋଟନ୍ ଯୋଡା ବ୍ୟବହାର କରେ ଯେଉଁଥିରେ ଗୋଟିଏ ବିମ୍ ଏକ ବର୍ଣ୍ଣାଳୀ ଫିଲ୍ଟର ଦେଇ ଗତି କରେ ଏବଂ ଅନ୍ୟଟି ଏକ ବିସ୍ତାରକ ଉପାଦାନ ଦେଇ ଗତି କରେ। ଏନଟାଙ୍ଗଲଡ୍ ଫୋଟନ୍‌ର ଫ୍ରିକ୍ୱେନ୍ସି ନିର୍ଭରଶୀଳତା ଯୋଗୁଁ, ବର୍ଣ୍ଣାଳୀ ଫିଲ୍ଟରିଂ ମୋଡ୍ ସମୟ ଡୋମେନ୍ ସହିତ ଅଣ-ସ୍ଥାନୀୟ ଭାବରେ ମ୍ୟାପ୍ କରାଯାଏ।
ଚିତ୍ର ୧ ଏହି ଧାରଣାକୁ ଦର୍ଶାଉଛି:

ଏହି ପଦ୍ଧତି ମାପିତ ଆଲୋକ ଉତ୍ସକୁ ସିଧାସଳଖ ପରିଚାଳନା ନକରି ନମନୀୟ ବର୍ଣ୍ଣାଳୀ ମାପ ହାସଲ କରିପାରିବ।

ସଂକୁଚିତ ସେନ୍ସିଂ
କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ମାଇକ୍ରୋୱେଭ୍ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା ବ୍ରଡବ୍ୟାଣ୍ଡ ସିଗନାଲଗୁଡ଼ିକର ସଙ୍କୁଚିତ ସେନ୍ସିଂ ପାଇଁ ଏକ ନୂତନ ପଦ୍ଧତି ମଧ୍ୟ ପ୍ରଦାନ କରେ। କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ ଚିହ୍ନଟରେ ଅନ୍ତର୍ନିହିତ ଅନିୟମିତତା ବ୍ୟବହାର କରି, ଗବେଷକମାନେ ପୁନରୁଦ୍ଧାର କରିବାରେ ସକ୍ଷମ ଏକ କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ ସଙ୍କୁଚିତ ସେନ୍ସିଂ ସିଷ୍ଟମ ପ୍ରଦର୍ଶନ କରିଛନ୍ତି୧୦ GHz RFସ୍ପେକ୍ଟ୍ରା। ସିଷ୍ଟମଟି ଆର୍ଏଫ୍ ସିଗନାଲକୁ ସୁସଙ୍ଗତ ଫୋଟନର ଧ୍ରୁବୀକରଣ ଅବସ୍ଥାରେ ପରିବର୍ତ୍ତନ କରେ। ଏକକ-ଫୋଟନ ଚିହ୍ନଟକରଣ ତା'ପରେ ସଙ୍କୁଚିତ ସେନ୍ସିଂ ପାଇଁ ଏକ ପ୍ରାକୃତିକ ଅନିୟମିତ ମାପ ମାଟ୍ରିକ୍ସ ପ୍ରଦାନ କରେ। ଏହିପରି ଭାବରେ, ୟାର୍ନିକ୍ୱିଷ୍ଟ ସାମ୍ପଲିଂ ହାରରେ ବ୍ରଡବ୍ୟାଣ୍ଡ ସିଗନାଲକୁ ପୁନଃସ୍ଥାପିତ କରାଯାଇପାରିବ।

କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ କୀ ବଣ୍ଟନ
ପାରମ୍ପରିକ ମାଇକ୍ରୋୱେଭ୍ ଫଟୋନିକ୍ ପ୍ରୟୋଗକୁ ବୃଦ୍ଧି କରିବା ସହିତ, କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ କୀ ବଣ୍ଟନ (QKD) ଭଳି କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ ଯୋଗାଯୋଗ ପ୍ରଣାଳୀକୁ ମଧ୍ୟ ଉନ୍ନତ କରିପାରିବ। ଗବେଷକମାନେ କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ କୀ ବଣ୍ଟନ (QKD) ସିଷ୍ଟମରେ ମାଇକ୍ରୋୱେଭ୍ ଫୋଟନ୍ ସବକ୍ୟାରିଅର୍କୁ ମଲ୍ଟିପ୍ଲେକ୍ସ କରି ସବକ୍ୟାରିଅର୍ ମଲ୍ଟିପ୍ଲେକ୍ସ କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ କୀ ବଣ୍ଟନ (SCM-QKD) ପ୍ରଦର୍ଶନ କରିଥିଲେ। ଏହା ଏକାଧିକ ସ୍ୱାଧୀନ କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ କୀଗୁଡ଼ିକୁ ଆଲୋକର ଏକ ତରଙ୍ଗଦୈର୍ଘ୍ୟ ଉପରେ ପ୍ରସାରିତ କରିବାକୁ ଅନୁମତି ଦିଏ, ଯାହା ଦ୍ଵାରା ବର୍ଣ୍ଣାଳୀ ଦକ୍ଷତା ବୃଦ୍ଧି ପାଏ।
ଚିତ୍ର ୨ ଡୁଆଲ୍-କ୍ୟାରିଅର୍ SCM-QKD ସିଷ୍ଟମର ଧାରଣା ଏବଂ ପରୀକ୍ଷଣ ଫଳାଫଳ ଦର୍ଶାଉଛି:

ଯଦିଓ କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ ମାଇକ୍ରୋୱେଭ୍ ଫଟୋନିକ୍ସ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା ପ୍ରତିଶ୍ରୁତିପୂର୍ଣ୍ଣ, ତଥାପି କିଛି ଆହ୍ୱାନ ରହିଛି:
୧. ସୀମିତ ବାସ୍ତବ-ସମୟ କ୍ଷମତା: ବର୍ତ୍ତମାନର ସିଷ୍ଟମରେ ସିଗନାଲ ପୁନଃନିର୍ମାଣ ପାଇଁ ବହୁତ ସମୟ ସଂଗ୍ରହ ଆବଶ୍ୟକ।
୨. ବିସ୍ଫୋରଣ/ଏକକ ସଙ୍କେତ ସହିତ ମୁକାବିଲା କରିବାରେ ଅସୁବିଧା: ପୁନଃନିର୍ମାଣର ପରିସଂଖ୍ୟାନ ପ୍ରକୃତି ଏହାର ପ୍ରଯୁଜ୍ୟତାକୁ ପୁନରାବୃତ୍ତି ନ ହେଉଥିବା ସଙ୍କେତ ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ସୀମିତ କରେ।
3. ଏକ ପ୍ରକୃତ ମାଇକ୍ରୋୱେଭ୍ ତରଙ୍ଗରୂପରେ ପରିବର୍ତ୍ତନ କରନ୍ତୁ: ପୁନଃନିର୍ମାଣିତ ହିଷ୍ଟୋଗ୍ରାମକୁ ଏକ ବ୍ୟବହାରଯୋଗ୍ୟ ତରଙ୍ଗରୂପରେ ପରିବର୍ତ୍ତନ କରିବା ପାଇଁ ଅତିରିକ୍ତ ପଦକ୍ଷେପ ଆବଶ୍ୟକ।
୪. ଡିଭାଇସର ବୈଶିଷ୍ଟ୍ୟ: ମିଳିତ ସିଷ୍ଟମରେ କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ ଏବଂ ମାଇକ୍ରୋୱେଭ୍ ଫଟୋନିକ୍ ଡିଭାଇସଗୁଡ଼ିକର ଆଚରଣ ବିଷୟରେ ଅଧିକ ଅଧ୍ୟୟନ ଆବଶ୍ୟକ।
୫. ସମନ୍ୱୟ: ଆଜିକାଲି ଅଧିକାଂଶ ସିଷ୍ଟମରେ ବଡ଼ ଡିସ୍କ୍ରିଟ୍ ଉପାଦାନ ବ୍ୟବହାର କରାଯାଏ।

ଏହି ଚ୍ୟାଲେଞ୍ଜଗୁଡ଼ିକୁ ସମାଧାନ କରିବା ଏବଂ କ୍ଷେତ୍ରକୁ ଆଗକୁ ବଢ଼ାଇବା ପାଇଁ, ଅନେକ ପ୍ରତିଶ୍ରୁତିପୂର୍ଣ୍ଣ ଗବେଷଣା ଦିଗ ଉଭା ହେଉଛି:
1. ପ୍ରକୃତ-ସମୟ ସିଗନାଲ ପ୍ରକ୍ରିୟାକରଣ ଏବଂ ଏକକ ଚିହ୍ନଟ ପାଇଁ ନୂତନ ପଦ୍ଧତି ବିକଶିତ କରନ୍ତୁ।
2. ତରଳ ମାଇକ୍ରୋସ୍ଫିୟର ପରିମାପ ଭଳି ଉଚ୍ଚ ସମ୍ବେଦନଶୀଳତା ବ୍ୟବହାର କରୁଥିବା ନୂତନ ପ୍ରୟୋଗଗୁଡ଼ିକୁ ଅନୁସନ୍ଧାନ କରନ୍ତୁ।
3. ଆକାର ଏବଂ ଜଟିଳତା ହ୍ରାସ କରିବା ପାଇଁ ସମନ୍ୱିତ ଫୋଟନ୍ ଏବଂ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ହାସଲ କରିବା ପାଇଁ ଚେଷ୍ଟା କରନ୍ତୁ।
୪. ସମନ୍ୱିତ କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ ମାଇକ୍ରୋୱେଭ୍ ଫଟୋନିକ୍ ସର୍କିଟରେ ବର୍ଦ୍ଧିତ ଆଲୋକ-ବସ୍ତୁ ପାରସ୍ପରିକ କ୍ରିୟା ଅଧ୍ୟୟନ କରନ୍ତୁ।
୫. କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ ମାଇକ୍ରୋୱେଭ୍ ଫୋଟନ୍ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟାକୁ ଅନ୍ୟ ଉଦୀୟମାନ କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା ସହିତ ମିଶ୍ରଣ କରନ୍ତୁ।