Știri de la Universitatea de Știință și Tehnologie din China (USTC), recent, echipa LIDAR condusă de prof. Xianghui Xue a făcut progrese semnificative în cercetarea sistemelor LIDAR cuantice. Echipa a prezentat pentru prima dată teoria lidar de măsurare a vântului bazată pe principiul interferenței cuantice de conversie ascendentă și, pe baza acestei inovații teoretice, a dezvoltat cu succes un prototip. În comparație cu radarul tradițional coerent de măsurare a vântului, noul sistem realizează o gamă de detecție dinamică de viteză de 0-13km/s și o îmbunătățire de 7-ori a sensibilității de detectare. Acest rezultat a fost publicat pe 15 august 2024 în ACS Photonics.
„A vedea departe, a vedea bine, a măsura rapid și a măsura cu precizie” este scopul urmărit de LIDAR. LIDAR cu un singur foton realizează detectarea sensibilității unui singur foton în comparație cu LIDAR convențional, care a îmbunătățit considerabil performanța. Cu toate acestea, teoria radarului cuantic care utilizează mai multe principii de măsurare cu precizie cuantică este încă în stadiu de dezvoltare. De la descoperirea interferenței cu doi fotoni (HOM) în 1987, interferența HOM a devenit o piatră de temelie în distingerea fenomenelor cuantice de fizica clasică, marcând zorii unei noi ere a explorării cuantice. măsurători de timp și analiza stării cuantice, dar este, de asemenea, esențială pentru diverse aplicații în procesarea informațiilor cuantice. Inovația teoriei de măsurare a preciziei cuantice și a aplicării bazate pe interferența HOM a devenit un punct fierbinte de cercetare actual.
Grupul lui Xianghui Xue utilizează interferența HOM și ștergerea cuantică de ordin superior pentru a face ca fotonii independenți din diferite surse de lumină să prezinte fenomene de interferență cuantică și dezvoltă un sistem lidar atmosferic interferometric cu doi fotoni bazat pe detectoare de conversie ascendentă bazate pe această teorie. Această abordare oferă sensibilitate la un singur foton, eficiență cuantică ridicată, lățime de bandă mare de detectare și aplicabilitate la mai multe lungimi de undă. Folosind ștergerea cuantică combinată cu o metodă de eșantionare optică compresivă, acest sistem radar cuantic este capabil să înregistreze semnale optice cu o rată de eșantionare de MHz pe o lățime de bandă de 17 GHz (corespunzător la 13 km/s), ceea ce rezolvă problema ratei de eșantionare ridicate. și capacitate mare de stocare a datelor de semnale slabe în detectarea continuă a țintelor de viteză ultraînaltă și deschide calea pentru a realiza detectarea vitezei continue de ultraînaltă viteză de până la zeci de kilometri/secundă.
Lățime de bandă de detectare mai mare de 17 GHz, eroare de detectare a frecvenței Mai mică sau egală cu 60 MHz (eroare contorului de lungime de undă 60 MHz)
În experimentul din exterior, sistemul radar cu interferență cuantică folosește energie de 70μJ pentru a realiza detectarea câmpului eolian la o distanță orizontală de 16 km, ceea ce realizează o 7-îmbunătățire a sensibilității de detectare cu o consistență de detectare a câmpului vântului de R{{3} }.997 comparativ cu sistemul LiDAR existent.
Detectarea câmpului vântului la o distanță de 16 km folosind energie de 70μJ
Miezul acestei tehnologii este de a utiliza fenomenul de interferență cu doi fotoni și de a îmbunătăți raportul semnal-zgomot prin suprimarea zgomotului prin ștergere cuantică. Interferența cu doi fotoni este un fenomen optic cuantic în care doi fotoni interferează unul cu celălalt și se observă corelații chiar și atunci când nu sunt prezenți în același timp. Ștergerea cuantică, pe de altă parte, este un proces mecanic-cuantic care poate fi utilizat pentru a elimina sau a restabili starea de întricare cuantică dintre doi fotoni prin manipularea fotonilor suplimentari.
Telemetria a demonstrat că tehnica are un mare potențial pentru măsurători de semnal slab. Frecvențele optice pot fi detectate fără utilizarea unui dispozitiv de discriminare a frecvenței, o metodă nouă de detectare care combină avantajele detectării directe și coerente. Sistemul radar a fost integrat și compactat prin fibră optică, cu potențiale aplicații viitoare pentru măsurători continue de teledetecție a țintelor dure și moi, în mișcare de viteză foarte mare.
