اخبار منتشر شده از دانشگاه علم و صنعت چین (USTC)، اخیراً، تیم LIDAR به رهبری پروفسور Xianghui Xue پیشرفت قابل توجهی در تحقیقات سیستم های LIDAR کوانتومی داشته است. این تیم برای اولین بار تئوری لیدار اندازه گیری باد را بر اساس اصل تداخل کوانتومی تبدیل upconversion ارائه کرد و بر اساس این نوآوری نظری با موفقیت یک نمونه اولیه را توسعه داد. در مقایسه با رادار سنتی اندازهگیری باد منسجم، سیستم جدید محدوده تشخیص دینامیکی با سرعت 0-13کیلومتر بر ثانیه و بهبود 7- برابری در حساسیت تشخیص را درک میکند. این نتیجه در 15 آگوست 2024 در ACS Photonics منتشر شد.
"دیدن دور، دیدن خوب، اندازه گیری سریع و اندازه گیری دقیق" هدفی است که LIDAR دنبال می کند. LIDAR تک فوتونی به تشخیص حساسیت تک فوتون در مقایسه با LIDAR معمولی دست می یابد که عملکرد را تا حد زیادی بهبود بخشیده است. با این حال، نظریه رادار کوانتومی با استفاده از اصول اندازه گیری دقیق کوانتومی بیشتر هنوز در مرحله توسعه است. از زمان کشف تداخل دو فوتونی (HOM) در سال 1987، تداخل HOM به سنگ بنای اصلی در تمایز پدیدههای کوانتومی از فیزیک کلاسیک تبدیل شده است و آغاز عصر جدیدی از اکتشافات کوانتومی را نشان میدهد. تداخل HOM نه تنها نقش اساسی در دقیقسازی دقیق دارد. اندازه گیری زمان و تجزیه و تحلیل حالت کوانتومی، اما در کاربردهای مختلف در پردازش اطلاعات کوانتومی نیز نقش اساسی دارد. نوآوری تئوری اندازه گیری دقیق کوانتومی و کاربرد مبتنی بر تداخل HOM به یک کانون تحقیقاتی فعلی تبدیل شده است.
گروه Xianghui Xue از تداخل HOM و پاک کردن کوانتومی مرتبه بالاتر برای ایجاد فوتون های مستقل از منابع نوری مختلف استفاده می کند که پدیده تداخل کوانتومی را نشان می دهند، و یک سیستم لیدار اتمسفر تداخل سنجی دو فوتونی را بر اساس آشکارسازهای تبدیل upconversion بر اساس این نظریه توسعه می دهند. این رویکرد حساسیت تک فوتون، راندمان کوانتومی بالا، پهنای باند تشخیص بزرگ و قابلیت کاربرد چند طول موج را ارائه می دهد. این سیستم رادار کوانتومی با استفاده از پاک کردن کوانتومی همراه با روش نمونه برداری فشرده نوری، قادر به ثبت سیگنال های نوری با نرخ نمونه برداری مگاهرتز در پهنای باند 17 گیگاهرتز (مطابق با 13 کیلومتر بر ثانیه) است که مشکل نرخ نمونه برداری بالا را حل می کند. و ظرفیت ذخیره سازی داده های بزرگ سیگنال های ضعیف در تشخیص مداوم اهداف با سرعت فوق العاده بالا، و راه را برای تحقق یافتن سرعت های فوق العاده سریع پیوسته تا ده ها کیلومتر در ثانیه هموار می کند.
پهنای باند تشخیص بیش از 17 گیگاهرتز، خطای تشخیص فرکانس کمتر یا مساوی 60 مگاهرتز (خطای طول موج متر 60 مگاهرتز)
در آزمایش بیرونی، سیستم رادار تداخل کوانتومی از انرژی 70 میکروژول برای تشخیص میدان باد در فاصله افقی 16 کیلومتری استفاده میکند، که به بهبودی 7- برابری در حساسیت تشخیص با قوام تشخیص میدان باد R{{3} دست مییابد. }.997 در مقایسه با سیستم LiDAR موجود.
تشخیص میدان باد در فاصله 16 کیلومتری با استفاده از انرژی 70μJ
هسته اصلی این فناوری استفاده از پدیده تداخل دو فوتون و بهبود نسبت سیگنال به نویز با سرکوب نویز از طریق پاک کردن کوانتومی است. تداخل دو فوتون یک پدیده اپتیکی کوانتومی است که در آن دو فوتون با یکدیگر تداخل میکنند و همبستگیهایی مشاهده میشود، حتی زمانی که در یک زمان وجود نداشته باشند. از سوی دیگر، پاک کردن کوانتومی یک فرآیند مکانیکی کوانتومی است که می تواند برای حذف یا بازیابی حالت درهم تنیدگی کوانتومی بین دو فوتون با دستکاری فوتون های اضافی مورد استفاده قرار گیرد.
تله متری نشان داده است که این تکنیک پتانسیل زیادی برای اندازه گیری سیگنال ضعیف دارد. فرکانسهای نوری را میتوان بدون استفاده از دستگاه تشخیص فرکانس، یک روش تشخیص جدید که مزایای تشخیص مستقیم و منسجم را ترکیب میکند، شناسایی کرد. سیستم رادار از نظر فیبر نوری یکپارچه و فشرده شده است، با کاربردهای بالقوه آینده برای اندازه گیری های سنجش از راه دور مستمر اهداف سخت و نرم متحرک با سرعت فوق العاده بالا.
