توليد ومراقبة متماسكة من الامشاط التردد النبضي الكم

الهدف العام من هذا البروتوكول هو إنشاء أمشاط التردد الكمي النبضي والتحكم فيها بشكل متماسك والتي يمكن استخدامها لمعالجة المعلومات الكمومية. يمكن أن تساعدنا هذه الطريقة في توفير الأدوات اللازمة للتحقيقات الأساسية في ميكانيكا الكم وتحقيق التقنيات غير الكلاسيكية ، مثل الاتصالات الكمومية ومعالجة المعلومات. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أن مكونات وبروتوكولات الاتصالات الراسخة تستخدم لتوليد الحالات الكمومية البصرية المعقدة والتحكم فيها بطريقة قابلة لإعادة التكوين وقابلة للتطوير.

كانت لدينا هذه الفكرة عندما تحدثنا مع زميلي خوسيه أزانا وهو خبير في معالجة الاتصالات السلكية واللاسلكية ، وأدركنا أنه يمكننا نقل هذه الأدوات إلى عالم الأجسام الكمومية. قم بإعداد مكونات النظام على جدول بصري. يحتوي النظام على مراحل للتوليد والتحكم والمعالجة.

يقدم هذا التصوير نظرة عامة. ترتبط جميع العناصر بالاستقطاب الذي يحافظ على الألياف الضوئية. في الوقت الحالي ، ركز على مرحلة الجيل.

تتميز هذه المرحلة بمرنان حلقي صغير مدمج في تجويف خارجي أكبر. يتكون التجويف الخارجي من معدل سعة كهروضوئي مدفوع بمولد إشارة وعازل ومضخم ألياف مخدر بالإربيوم يوفر كسبا بصريا. يوجد مرشح ضيق مع نطاق تمرير يختار رنين تجويف دقيق واحد ومرشح شق يوجه الفوتونات المتولدة إلى قسم التحكم.

مع فصل التجويف ، ابدأ مضخم الألياف المشبع بالإربيوم. استخدم مقياس الطاقة الضوئية بعد معدل السعة لقياس الطاقة المرسلة. في المغير ، استخدم مصدر طاقة لتطبيق إزاحة التيار المستمر للحصول على الطاقة المرسلة.

أعد توصيل التجويف وأدخل الصمام الثنائي للصور السريع في منفذ حلقة مختلف. استخدم راسم الذبذبات لمراقبة إشارته في المجال الزمني. بدون تنشيط المغير ، سيظهر الإخراج عملية نبضة غير مستقرة مع قطار نبض منخفض الجودة.

ارجع إلى معدل السعة وقم بتوصيل مولد الوظيفة. اضبط تردد خرج المولد على مضاعف التباعد التقريبي بين وضع التجويف الخارجي. تحديد شكل موجة مستطيل أو جيبي وتشغيل مولد الوظيفة.

قم بضبط تردد مولد الوظيفة وإزاحة التيار المستمر لتحسين وتثبيت قطار النبض على راسم الذبذبات. اضبط الكسب يدويا لضبط شدة النبض. تقوم عملية الخلط غير الخطية بأربع موجات داخل مرنان الحلقة الآن بإنشاء أزواج فوتون إشارة ومهمل والتي ستترك التجويف الخارجي في مرشح الشق.

قم بتوصيل إشارة المزامنة من مولد الوظائف بإلكترونيات التوقيت. يمكن زيادة معدل توليد مشط التردد الكمي النبضي هذا عن طريق دفع المغير إلى توافقيات أعلى لتباعد تردد التجويف الخارجي ، وبالتالي الدخول في آلة قفل الوضع التوافقي. يجب بعد ذلك أيضا زيادة كسب مكبر الصوت لضمان نفس القوة لكل نبضة.

بعد مرشح الشق في مرحلة التوليد ، تدخل الفوتونات المتشابكة مرحلة التحكم. هناك ، بالترتيب ، يواجهون مرشحا قابلا للبرمجة ، ومغير طور ، ومرشحا ثانيا قابلا للبرمجة. أولا ، قم ببرمجة المرشحات.

اضبط سعة قنوات وضع التردد المطلوبة وخفف قنوات أخرى. وبالمثل ، حدد قناع المرحلة المطلوب. افعل هذا لكل مرشح.

تمثل هذه الصورة السعة والمرحلة لقياس المصادفة. لتحضير معدل الطور ، قم بتوصيل مولد الإشارة بمكبر الصوت RF باستخدام كبلات منخفضة الخسارة. ثم قم بتوصيل مضخم التردد اللاسلكي بمعدل الطور.

بمجرد توصيل جميع نهايات التردد اللاسلكي وإنهائها ، قم بتحيز مكبر الصوت. اضبط مولد إشارة التردد اللاسلكي لإنشاء نطاقات جانبية تتداخل مع أوضاع التردد المطلوبة ، ثم قم بتشغيلها. كاختبار ، قم بإعداد النظام لإرسال شعاع ليزر موجة مستمرة عبر معدل الطور.

استخدم محلل الطيف البصري للتحقق من أن طيف الإدخال ينتج طيف إخراج يتوافق مع التعديل المقصود للتجربة. للمتابعة ، قم بتوصيل معدل الطور بالمرشحات القابلة للبرمجة. عند ضبط نمط تعديل الطور ، من المهم تحديد النمط الذي سينشئ نطاقات التردد الجانبية المستهدفة للعملية المختارة.

سيعتمد هذا على أبعاد الحالة الكمومية المستخدمة وعلى تباعد رنين التجويف الصغير. تدخل أزواج الفوتون من مرحلة التوليد مرحلة التحكم. يحدد المرشح الأول السعة والطور المبرمجين.

بعد ذلك ، يقوم معدل الطور بإنشاء نطاقات التردد الجانبية اللازمة. يختار المرشح الثاني زوج الإشارة والمهمل. عند الإدخال إلى مرحلة المعالجة ، افصل الفوتونات المتشابكة بمضاعف تقسيم الطول الموجي الكثيف.

من هناك ، يذهب كل منهم إلى كاشفات فوتون واحدة. سجل وقت وصول كل فوتون باستخدام إلكترونيات التوقيت التي تم إعدادها لقياس المصادفة. يسمح الإعداد بالتحكم المتماسك في حالات الفوتون.

هنا يتم إنشاء النطاقات الجانبية للتردد عن طريق تعديل الطور. يتم تحديد تباعد النطاق الجانبي والسعة بواسطة إشارة التعديل. يمكن استخدام التحكم المتماسك في حالة الفوتون للتصوير المقطعي للحالة الكمومية.

هذا مثال على إعادة بناء مصفوفة كثافة الحالة لنظام فوتونين بأبعاد ثلاثة لكل فوتون. تبلغ الدقة بين الحالات المقاسة والمتشابكة إلى أقصى حد حوالي 81٪ لا تقتصر تقنية توليد معدل التكرار العالي النبضي على الرنانات الحلقية الدقيقة ويمكن اعتمادها للتجاويف الضوئية الأخرى ، مثل الأدلة الموجية البلورية الضوئية ، والأقراص الدقيقة ، والتجاويف غير الخطية من الدرجة الثانية. مع تطويرها ، تجمع المنصة بين التقنيات الراسخة في الاتصالات السلكية واللاسلكية والتقنيات الكمومية نحو التطبيقات المحتملة ، مثل الاتصالات الآمنة بمعدلات عالية عبر قنوات متعددة الإرسال أو العمليات الكمومية عالية الأبعاد.