کوانٹم مائکروویو فوٹوونکس ٹیکنالوجی کا اطلاق

کوانٹم کا اطلاقمائکروویو فوٹوونکس ٹیکنالوجی

کمزور سگنل کا پتہ لگانا
کوانٹم مائیکرو ویو فوٹوونکس ٹیکنالوجی کی سب سے امید افزا ایپلی کیشنز میں سے ایک انتہائی کمزور مائکروویو/RF سگنلز کا پتہ لگانا ہے۔ سنگل فوٹوون کا پتہ لگانے سے، یہ سسٹم روایتی طریقوں سے کہیں زیادہ حساس ہوتے ہیں۔ مثال کے طور پر، محققین نے ایک کوانٹم مائیکرو ویو فوٹوونک سسٹم کا مظاہرہ کیا ہے جو بغیر کسی الیکٹرانک ایمپلیفیکیشن کے -112.8 dBm تک کم سگنلز کا پتہ لگا سکتا ہے۔ یہ انتہائی اعلیٰ حساسیت اسے گہری خلائی مواصلات جیسی ایپلی کیشنز کے لیے مثالی بناتی ہے۔

مائکروویو فوٹوونکسسگنل پروسیسنگ
کوانٹم مائیکرو ویو فوٹوونکس ہائی بینڈوڈتھ سگنل پروسیسنگ کے افعال کو بھی لاگو کرتا ہے جیسے فیز شفٹنگ اور فلٹرنگ۔ ایک منتشر نظری عنصر کا استعمال کرتے ہوئے اور روشنی کی طول موج کو ایڈجسٹ کرکے، محققین نے اس حقیقت کو ظاہر کیا کہ RF فیز 8 GHz RF فلٹرنگ بینڈوتھ کو 8 GHz تک منتقل کرتا ہے۔ اہم بات یہ ہے کہ یہ تمام خصوصیات 3 گیگا ہرٹز الیکٹرانکس کا استعمال کرتے ہوئے حاصل کی گئی ہیں، جو ظاہر کرتی ہے کہ کارکردگی روایتی بینڈوتھ کی حد سے زیادہ ہے۔

وقت کی نقشہ سازی کے لیے غیر مقامی تعدد
کوانٹم اینگلمنٹ کے ذریعے سامنے آنے والی ایک دلچسپ صلاحیت غیر مقامی فریکوئنسی کی ٹائم ٹو میپنگ ہے۔ یہ تکنیک ایک دور دراز مقام پر ایک ٹائم ڈومین پر مسلسل لہر پمپ شدہ سنگل فوٹون سورس کے سپیکٹرم کا نقشہ بنا سکتی ہے۔ یہ نظام الجھے ہوئے فوٹوون جوڑوں کا استعمال کرتا ہے جس میں ایک بیم سپیکٹرل فلٹر سے گزرتا ہے اور دوسرا منتشر عنصر سے گزرتا ہے۔ الجھے ہوئے فوٹونز کی فریکوئنسی انحصار کی وجہ سے، اسپیکٹرل فلٹرنگ موڈ کو غیر مقامی طور پر ٹائم ڈومین کے ساتھ میپ کیا جاتا ہے۔
شکل 1 اس تصور کی وضاحت کرتا ہے:

یہ طریقہ ماپا روشنی کے منبع میں براہ راست ہیرا پھیری کیے بغیر لچکدار سپیکٹرل پیمائش حاصل کر سکتا ہے۔

کمپریسڈ سینسنگ
کوانٹممائکروویو آپٹیکلٹیکنالوجی براڈ بینڈ سگنلز کی کمپریسڈ سینسنگ کے لیے ایک نیا طریقہ بھی فراہم کرتی ہے۔ کوانٹم کا پتہ لگانے میں موروثی بے ترتیب پن کا استعمال کرتے ہوئے، محققین نے ایک کوانٹم کمپریسڈ سینسنگ سسٹم کا مظاہرہ کیا ہے جو بازیافت کرنے کے قابل ہے۔10 GHz RFسپیکٹرا سسٹم آر ایف سگنل کو مربوط فوٹوون کی پولرائزیشن حالت میں ماڈیول کرتا ہے۔ سنگل فوٹون کا پتہ لگانا پھر کمپریسڈ سینسنگ کے لیے قدرتی بے ترتیب پیمائش کا میٹرکس فراہم کرتا ہے۔ اس طرح، براڈ بینڈ سگنل کو یارنی کوئیسٹ سیمپلنگ ریٹ پر بحال کیا جا سکتا ہے۔

کوانٹم کلید کی تقسیم
روایتی مائیکرو ویو فوٹوونک ایپلی کیشنز کو بڑھانے کے علاوہ، کوانٹم ٹیکنالوجی کوانٹم کی ڈسٹری بیوشن (QKD) جیسے کوانٹم کمیونیکیشن سسٹم کو بھی بہتر بنا سکتی ہے۔ محققین نے سب کیرئیر ملٹی پلیکس کوانٹم کی ڈسٹری بیوشن (SCM-QKD) کو کوانٹم کی ڈسٹری بیوشن (QKD) سسٹم پر ملٹی پلیکسنگ مائیکرو ویو فوٹونز سب کیرئیر کے ذریعے ظاہر کیا۔ یہ متعدد آزاد کوانٹم کیز کو روشنی کی ایک طول موج پر منتقل کرنے کی اجازت دیتا ہے، اس طرح اسپیکٹرل کارکردگی میں اضافہ ہوتا ہے۔
شکل 2 دوہری کیریئر SCM-QKD نظام کے تصور اور تجرباتی نتائج کو ظاہر کرتا ہے:

اگرچہ کوانٹم مائیکرو ویو فوٹوونکس ٹیکنالوجی امید افزا ہے، پھر بھی کچھ چیلنجز موجود ہیں:
1. ریئل ٹائم کی محدود صلاحیت: موجودہ نظام کو سگنل کی تشکیل نو کے لیے بہت زیادہ وقت درکار ہے۔
2. برسٹ/سنگل سگنلز سے نمٹنے میں دشواری: تعمیر نو کی شماریاتی نوعیت اس کے لاگو ہونے کو غیر دہرائے جانے والے سگنلز تک محدود کرتی ہے۔
3. حقیقی مائیکرو ویو ویوفارم میں تبدیل کریں: دوبارہ تعمیر شدہ ہسٹوگرام کو قابل استعمال ویوفارم میں تبدیل کرنے کے لیے اضافی اقدامات کی ضرورت ہے۔
4. ڈیوائس کی خصوصیات: مشترکہ نظاموں میں کوانٹم اور مائکروویو فوٹوونک آلات کے رویے کے مزید مطالعہ کی ضرورت ہے۔
5. انٹیگریشن: آج کل زیادہ تر سسٹمز بڑے مجرد اجزاء استعمال کرتے ہیں۔

ان چیلنجوں سے نمٹنے اور میدان کو آگے بڑھانے کے لیے، تحقیق کی کئی امید افزا سمتیں ابھر رہی ہیں:
1. ریئل ٹائم سگنل پروسیسنگ اور واحد پتہ لگانے کے لیے نئے طریقے تیار کریں۔
2. نئی ایپلی کیشنز کو دریافت کریں جو اعلی حساسیت کا استعمال کرتی ہیں، جیسے مائع مائکرو اسپیئر پیمائش۔
3. سائز اور پیچیدگی کو کم کرنے کے لیے مربوط فوٹوون اور الیکٹران کی وصولی کا پیچھا کریں۔
4. مربوط کوانٹم مائکروویو فوٹوونک سرکٹس میں روشنی کے مادّے کے بہتر تعامل کا مطالعہ کریں۔
5. کوانٹم مائکروویو فوٹون ٹیکنالوجی کو دیگر ابھرتی ہوئی کوانٹم ٹیکنالوجیز کے ساتھ جوڑیں۔