Mesure quantique et micro-ondes RF

Nombre Parcourir:2     auteur:Éditeur du site     publier Temps: 2021-07-23      origine:Internet

En tant que personne dans l'industrie liée aux radiofréquences et aux micro-ondes, ils sont désemparés lorsqu'ils croisent le champ quantique. Pour les ingénieurs RF, la théorie quantique appartient à la catégorie de la quasi-métaphysique.Les ingénieurs de mesure RF obtiennent généralement des valeurs précises et définies pour décrire les signaux RF, tandis que "l'état de superposition" du quantum semble être impossible pour les ingénieurs RF et les instruments RF. tâches de mesure. La technologie des radiofréquences et les instruments de radiofréquence seront certainement appliqués à la communication quantique et à l'informatique quantique.


Quantum n'est pas une particule spécifique, mais fait référence à une unité de base indivisible. Quantum est la plus petite unité de base pouvant présenter les caractéristiques d'une substance ou d'une quantité physique. Planck a découvert que pour un rayonnement d'une certaine fréquence ν, un objet ne peut l'absorber ou l'émettre qu'avec hν comme unité d'énergie, et h est appelée constante de Planck. En d'autres termes, l'absorption ou l'émission d'un rayonnement électromagnétique par un objet ne peut se faire que de manière quantique, et l'énergie de chaque quantum est E=h which, ce qu'on appelle un quantum d'action. Étant donné que le quantum est la plus petite unité, il a un minimum fixe correspondant à son existence, et les autres valeurs ne peuvent être prises que comme des multiples entiers de celui-ci. Par conséquent, la valeur de la quantité physique est discrète, plutôt que de prendre des valeurs arbitraires C'est la quantité physique. Quantification".


Le paradoxe du problème de la mesure quantique : le résultat de la mesure de l'instrument est une certaine valeur indiquée par l'instrument, pas l'état de superposition quantique. La valeur mesurée de l'instrument ne peut représenter que l'état propre du quantum, et ne peut pas représenter la superposition quantique Etat.


Dans le domaine actuel de la communication sans fil, basé sur la théorie du champ électromagnétique radiofréquence et de la ligne de transmission, diverses générations de systèmes de communication sans fil ont été développées, de la 2G, 3G, 4G aux actuelles 5G et 6G en recherche et développement ; la communication quantique comprend principalement distribution de clés quantiques (distribution de clés quantiques). distribution, QKD) et téléportation quantique.


La distribution de clés quantiques peut établir un mot de passe de communication sécurisé, grâce à une méthode de cryptage unique, une communication classique sécurisée point à point peut être réalisée.La sécurité ici est la sécurité qui a été strictement prouvée en mathématiques, ce que la communication traditionnelle la technologie a fait jusqu'à présent. La technologie de distribution de clés quantiques existante peut réaliser un réseau de distribution de clés quantiques de l'ordre de centaines de kilomètres.La figure suivante montre le réseau expérimental établi.

Quantum and RF microwave measurement 1


La téléportation des états quantiques est un support physique basé sur la distribution des états intriqués quantiques et la mesure conjointe quantique, qui réalise le transfert spatial des états quantiques (informations quantiques) sans déplacer les états quantiques. Les expériences de communication quantique existantes utilisent généralement des photons comme porteurs d'état quantique, et sa manifestation est la transmission d'état photonique, et le codage de l'information quantique est principalement réalisé par polarisation de la lumière.


Améliorer le temps de cohérence des systèmes quantiques a toujours été un défi dans le domaine de la technologie quantique. En tant que l'une des plates-formes les plus prometteuses pour la réalisation d'ordinateurs quantiques à usage général, l'un des avantages du système de piège à ions est son long temps de cohérence. Parmi eux, le temps de cohérence limite directement le nombre maximum d'opérations quantiques qu'un ordinateur quantique peut effectuer en continu, et c'est également une condition préalable à la réalisation d'opérations métriques de haute fidélité. En plus de l'informatique quantique, le temps de cohérence est également d'une grande importance pour les domaines de la communication quantique et de la mesure de précision quantique.


Le groupe de recherche Jin Qihuan du Centre d'information quantique de l'Institut d'information interdisciplinaire de l'Université de Tsinghua a réalisé d'importants progrès dans le domaine de l'informatique quantique. , battant le précédent record de 660 secondes.

Quantum and RF microwave measurement 2


Sur la base des résultats de recherche ci-dessus, les principaux facteurs limitants sont identifiés : bruit de phase du signal hyperfréquence, fluctuations du champ magnétique résiduel et fuite du signal hyperfréquence. Au cours de l'expérience, le groupe de recherche a utilisé une variété d'instruments à radiofréquence et à micro-ondes, a placé le système expérimental dans un système de blindage magnétique à double couche pour réduire le couplage entre le bruit du champ magnétique ambiant et le système quantique, et a réduit l'interférence des fuites de signal au système en augmentant l'isolement des signaux laser et hyperfréquence Réduire le bruit de phase du signal hyperfréquence en optimisant la référence de l'oscillateur hyperfréquence local. Afin de supprimer davantage le bruit, l'équipe de recherche a adopté une technologie de découplage dynamique et des paramètres d'impulsion optimisés en fonction de l'environnement sonore afin de réduire davantage l'impact de diverses sources de bruit. Au final, le temps de cohérence du qubit est porté à 5500 secondes, ce qui est un ordre de grandeur en amélioration par rapport au précédent.


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