Một nhóm nghiên cứu đã đề xuất một lý thuyết lidar cảm biến gió dựa trên sự giao thoa lượng tử chuyển đổi lên và đã phát triển thành công một nguyên mẫu. Công trình của họ được công bố trên ACS Photonics .
Tổng quan về HOM xóa lượng tử (QEHOM) để phát hiện gió không gian tự do. Tín dụng: Nhóm của Giáo sư Xue
Mục tiêu chính của công nghệ lidar là "nhìn thấy chi tiết xa hơn và tốt hơn, đo nhanh hơn và chính xác hơn". Lidar photon đơn cung cấp những cải tiến đáng kể so với lidar truyền thống bằng cách đạt được khả năng phát hiện photon đơn. Các nhà nghiên cứu đã khám phá những cách để sử dụng các nguyên tắc đo lượng tử chính xác trong lidar lượng tử.
Kể từ khi được phát hiện vào năm 1987, giao thoa Hong-Ou-Mandel (HOM) (còn gọi là giao thoa hai photon) đã đóng vai trò quan trọng trong việc đo thời gian chính xác, phân tích trạng thái lượng tử và xử lý thông tin lượng tử. Ứng dụng giao thoa HOM trong lidar lượng tử đã trở thành trọng tâm nghiên cứu chính.
Nhóm nghiên cứu đề xuất một lý thuyết sử dụng giao thoa HOM và xóa lượng tử bậc cao để chứng minh hiện tượng giao thoa lượng tử với các photon độc lập từ các nguồn sáng khác nhau. Giao thoa HOM là một hiện tượng quang học lượng tử trong đó giao thoa xảy ra giữa hai photon, ngay cả khi chúng không cùng tồn tại, cho thấy mối tương quan. Xóa lượng tử là một quá trình cơ học lượng tử có thể loại bỏ hoặc khôi phục sự vướng víu lượng tử giữa hai photon bằng cách thao tác các photon bổ sung.
Dựa trên lý thuyết này, nhóm đã phát triển một hệ thống lidar khí quyển giao thoa hai photon sử dụng một máy dò chuyển đổi lên. Hệ thống này có độ nhạy photon đơn, hiệu suất lượng tử cao, băng thông phát hiện rộng và khả năng ứng dụng nhiều bước sóng.
Kết quả cho thấy hệ thống lidar lượng tử này có thể ghi lại các tín hiệu quang trên băng thông hơn 17 GHz (tương ứng với 13 km/giây) ở tốc độ lấy mẫu MHz, giải quyết được thách thức về tốc độ lấy mẫu cao và lưu trữ dữ liệu lớn đối với các tín hiệu yếu trong quá trình phát hiện liên tục các mục tiêu cực nhanh.
Hơn nữa, trong các thí nghiệm thực địa, hệ thống lidar giao thoa lượng tử đã đạt được khả năng phát hiện trường gió ở khoảng cách ngang 16 km với năng lượng 70 µJ, cải thiện độ nhạy phát hiện gấp 7 lần so với các hệ thống lidar hiện có, với độ nhất quán phát hiện trường gió là R² = 0,997.
Cảm biến gió đường dài thành công chứng minh tiềm năng to lớn của công nghệ lidar giao thoa lượng tử mới này trong phép đo tín hiệu yếu. Nó có thể đo tần số quang học mà không cần sử dụng thiết bị phân biệt tần số, kết hợp các ưu điểm của cả phát hiện trực tiếp và phát hiện mạch lạc. Hệ thống lidar lượng tử đã đạt được sự tích hợp và tính nhỏ gọn của sợi, cho thấy triển vọng cho các ứng dụng trong tương lai trong việc cảm biến từ xa liên tục các mục tiêu di chuyển tốc độ cực cao.
Nhóm nghiên cứu được dẫn đầu bởi Giáo sư Xue Xianghui từ Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc (USTC) thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS).
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
