A Kínai Tudományos és Technológiai Egyetem (USTC) hírei a közelmúltban, a Xianghui Xue professzor vezette LIDAR csapat jelentős előrehaladást ért el a kvantum LIDAR rendszerek kutatásában. A csapat először terjesztette elő a felkonverziós kvantuminterferencia elven alapuló szélmérés lidar elméletét, és ezen elméleti innováció alapján sikeresen kifejlesztett egy prototípust. A hagyományos koherens szélmérő radarhoz képest az új rendszer 0-13km/s sebességű dinamikus érzékelési tartományt és 7--szeres érzékelési érzékenységet valósít meg. Ezt az eredményt 2024. augusztus 15-én tették közzé az ACS Photonics-ban.
"Messzire látni, jól látni, gyorsan és pontosan mérni" - ez a LIDAR célja. Az egyfotonos LIDAR a hagyományos LIDAR-hoz képest egyfotonos érzékenységérzékelést tesz lehetővé, ami nagymértékben javította a teljesítményt. A kvantumradar több kvantumprecíziós mérési elvet alkalmazó elmélete azonban még fejlesztési szakaszban van. A kétfoton (HOM) interferencia 1987-es felfedezése óta a HOM interferencia kulcsfontosságú sarokkövévé vált a kvantumjelenségek megkülönböztetésében a klasszikus fizikától, ami a kvantumkutatás új korszakának hajnalát jelzi. A HOM interferencia nem csak a pontos pontosításban játszik alapvető szerepet. időmérés és kvantumállapot-elemzés, de központi szerepet játszik a kvantuminformáció-feldolgozás különböző alkalmazásaiban is. A kvantumprecíziós méréselmélet és a HOM interferencián alapuló alkalmazás innovációja aktuális kutatási hotspottá vált.
Xianghui Xue csoportja a HOM interferenciát és a magasabb rendű kvantumtörlést használja fel arra, hogy a különböző fényforrásokból származó független fotonokat kvantuminterferencia jelenségeket mutasson, és ezen az elméleten alapuló felkonverziós detektorokon alapuló kétfoton interferometrikus légköri lidar rendszert fejleszt ki. Ez a megközelítés egyfoton érzékenységet, nagy kvantumhatékonyságot, nagy érzékelési sávszélességet és több hullámhosszú alkalmazhatóságot kínál. A kvantumtörlés és az optikai kompressziós mintavételezési módszer alkalmazásával ez a kvantumradarrendszer képes MHz-es mintavételezési frekvenciájú optikai jeleket rögzíteni 17 GHz-es sávszélességen (ami 13 km/s-nak felel meg), ami megoldja a magas mintavételezési gyakoriság problémáját. valamint a gyenge jelek nagy adattárolási kapacitása az ultranagy sebességű célpontok folyamatos észlelésében, és megnyitja az utat az ultranagy sebességű, akár több tíz kilométer/másodpercig terjedő folyamatos sebességek észlelésének megvalósításához.
17 GHz-nél nagyobb érzékelési sávszélesség, frekvenciaérzékelési hiba Legfeljebb 60 MHz (a hullámhosszmérő hibája 60 MHz)
A kültéri kísérletben a kvantuminterferencia radarrendszer 70 μJ energiát használ a szélmező észlelésének megvalósítására 16 km-es vízszintes távolságban, ami 7-szeresére növeli az észlelési érzékenységet az R{{3} szélmező észlelési konzisztenciájával. }.997 a meglévő LiDAR rendszerhez képest.
Szélmező érzékelés 16 km távolságban 70 μJ energiával
Ennek a technológiának a lényege, hogy kihasználja a kétfoton interferencia jelenséget, és javítja a jel-zaj arányt a zaj elnyomásával a kvantumtörlés révén. A kétfoton interferencia egy kvantumoptikai jelenség, amelyben két foton interferál egymással, és akkor is korreláció figyelhető meg, ha nincsenek egyidejűleg jelen. A kvantumtörlés viszont egy kvantummechanikai folyamat, amellyel további fotonok manipulálásával kiküszöbölhető vagy helyreállítható a két foton közötti kvantumösszefonódás állapota.
A telemetria bebizonyította, hogy a technika nagy potenciállal rendelkezik gyenge jelek mérésére. Az optikai frekvenciák detektálhatók frekvencia megkülönböztető eszköz használata nélkül, amely egy új detektálási módszer, amely egyesíti a közvetlen és koherens detektálás előnyeit. A radarrendszert száloptikailag integrálták és tömörítették, és potenciális jövőbeni alkalmazásokat kínálnak az ultra-nagy sebességgel mozgó kemény és lágy célpontok folyamatos távérzékelésére.
