דור ושליטה קוהרנטי של הקוונטים פעמו תדירות מסרקים

המטרה הכוללת של פרוטוקול זה היא ליצור ולשלוט באופן קוהרנטי במסרקי תדרים קוונטיים פועמים שעשויים לשמש לעיבוד מידע קוונטי. שיטה זו יכולה לסייע לנו לספק כלים לחקירות יסודיות של מכניקת הקוונטים ולמימוש טכנולוגיות לא קלאסיות, כגון תקשורת קוונטית ועיבוד מידע. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שרכיבים ופרוטוקולים מבוססים של טלקומוניקציה משמשים ליצירה ובקרה של מצבים קוונטיים אופטיים מורכבים בצורה הניתנת להגדרה מחדש וניתנת להרחבה.

יש לנו את הרעיון הזה כשדיברנו עם עמיתי חוזה אזנה שהוא מומחה לעיבוד טלקומוניקציה, והבנו שאנחנו יכולים להעביר את הכלים האלה לעולם האובייקטים הקוונטיים. הגדר את רכיבי המערכת על שולחן אופטי. למערכת שלבים להפקה, בקרה ועיבוד.

תיאור זה מספק סקירה כללית. כל האלמנטים מחוברים עם קיטוב ושמירה על סיבים אופטיים. לעת עתה, התמקדו בשלב הדור.

שלב זה כולל מהוד מיקרו-טבעת על השבב המוטבע בחלל חיצוני גדול יותר. החלל החיצוני עשוי מאפנן משרעת אלקטרו-אופטית המונע על ידי מחולל אותות, מבודד ומגבר סיבים מסומם ארביום המספק רווח אופטי. יש מסנן צר עם פס מעבר הבוחר תהודה מיקרו-חלל בודדת ומסנן חריץ המנתב את הפוטונים שנוצרו לקטע הבקרה.

כשהחלל מנותק, הפעל את מגבר הסיבים המסומם בארביום. השתמש במד כוח אופטי לאחר מאפנן המשרעת כדי למדוד את ההספק המשודר. במודולטור, השתמש בספק כוח כדי להחיל קיזוז DC כדי לקבל את הכוח המשודר.

חבר מחדש את החלל והכנס דיודת צילום מהירה ליציאת טבעת אחרת. השתמש באוסילוסקופ כדי לצפות באות שלו בתחום הזמן. ללא הפעלת המאפנון, הפלט יראה פעולת דופק לא יציבה עם רכבת דופק באיכות נמוכה.

חזור למאפנן המשרעת וחבר את מחולל הפונקציות. הגדר את תדר הפלט של הגנרטור למכפלה של מרווח מצב החלל החיצוני המשוער. בחירת צורת גל מלבנית או סינוס והפעלת מחולל הפונקציות.

כוונן את תדר מחולל הפונקציות והיסט DC כדי לייעל ולייצב את רכבת הדופק באוסילוסקופ. כוונן ידנית את הרווח כדי להגדיר את עוצמת הדופק. תהליך ערבוב ארבעת הגלים הלא ליניארי בתוך מהוד הטבעת יוצר כעת זוגות פוטונים של אות וסרק אשר ישאירו את החלל החיצוני במסנן החריץ.

חבר את אות הסנכרון ממחולל הפונקציות לאלקטרוניקה של התזמון. ניתן להגדיל את קצב היצירה של מסרק תדרים קוונטי פועם זה על ידי הנעת המאפנן להרמוניות גבוהות יותר של מרווח תדרי החלל החיצוני, ובכך להיכנס למכונת נעילה במצב הרמוני. לאחר מכן יש להגדיל גם את רווח המגבר כדי להבטיח את אותו הספק לכל פולס.

לאחר מסנן החריץ בשלב היצירה, הפוטונים השזורים נכנסים לשלב הבקרה. שם, לפי הסדר, הם נתקלים במסנן הניתן לתכנות, אפנן פאזה ומסנן שני הניתן לתכנות. ראשית, תכנת את המסננים.

הגדר את המשרעת של ערוצי מצב התדר הרצויים והחליש את האחרים. באופן דומה, החליטו על מסכת הפאזה הרצויה. עשה זאת עבור כל מסנן.

תמונה זו מייצגת את המשרעת והפאזה למדידת צירוף מקרים. כדי להכין את מאפנן הפאזה, חבר את מחולל האותות למגבר ה- RF עם כבלים עם הפסדים נמוכים. לאחר מכן חבר את מגבר ה- RF למאפנן הפאזה.

לאחר שכל קצוות ה- RF מחוברים ומסתיימים, הטה את המגבר. הגדר את מחולל אותות ה-RF ליצירת פסי צד החופפים למצבי התדר הרצויים, ולאחר מכן הפעל אותו. כבדיקה, הגדר את המערכת לשליחת קרן לייזר גל רציפה דרך מאפנן הפאזה.

השתמש במנתח ספקטרום אופטי כדי לבדוק שספקטרום הקלט מייצר ספקטרום פלט התואם את האפנון המיועד לניסוי. כדי להמשיך, חבר את מאפנן הפאזה עם המסננים הניתנים לתכנות. בעת קביעת דפוס אפנון הפאזה, חשוב לקבוע איזה דפוס ייצור את פסי הצד של התדרים הממוקדים עבור הפעולה שנבחרה.

זה יהיה תלוי בממד המצב הקוונטי המשמש ובמרווח התהודה של המיקרו-חלל. זוגות הפוטונים משלב הייצור נכנסים לשלב הבקרה. המסנן הראשון מגדיר את המשרעת והשלב המתוכנתים.

לאחר מכן, מאפנן הפאזה יוצר את פסי התדר הדרושים. המסנן השני בוחר את זוג האות והסרק. בכניסה לשלב העיבוד, הפרד את הפוטונים השזורים עם מרבב חלוקת אורך גל צפוף.

משם, כל אחד מהם עובר לגלאי פוטונים בודדים. רשום את זמן ההגעה של כל פוטון באמצעות אלקטרוניקת תזמון שהוגדרה למדידת צירוף מקרים. ההגדרה מאפשרת שליטה קוהרנטית על מצבי הפוטון.

כאן נוצרים פסי צד של תדרים באמצעות אפנון פאזה. מרווח פס הצד והמשרעות נקבעים על ידי האות המווסת. ניתן להשתמש בבקרה קוהרנטית של מצב הפוטון עבור טומוגרפיה של מצב קוונטי.

זוהי דוגמה לשחזור של מטריצת צפיפות המצב עבור מערכת שני פוטונים עם מימד של שלושה לכל פוטון. הנאמנות בין המצבים הנמדדים והשזורים המקסימליים היא כ-81%טכניקת יצירת קצב החזרה הגבוה הפועמת אינה מוגבלת לתהודה מיקרו-טבעתית ועשויה להיות מאומצת עבור חללים אופטיים אחרים, כגון מוליכי גל גביש פוטוניים, מיקרו-דיסקים וחללים לא ליניאריים מסדר שני. עם פיתוחה, הפלטפורמה משלבת טכניקות מבוססות בתקשורת עם טכנולוגיות קוונטיות לקראת יישומים פוטנציאליים, כמו תקשורת מאובטחת בקצבים גבוהים על פני ערוצי מולטיפלקס או פעולות קוונטיות בממדים גבוהים.