چین کی یونیورسٹی آف سائنس اینڈ ٹیکنالوجی (USTC) کی خبریں، حال ہی میں پروفیسر Xianghui Xue کی قیادت میں LIDAR ٹیم نے کوانٹم LIDAR سسٹمز کی تحقیق میں اہم پیش رفت کی ہے۔ ٹیم نے پہلی بار اپ کنورژن کوانٹم مداخلت کے اصول کی بنیاد پر ہوا کی پیمائش کا نظریہ پیش کیا، اور اس نظریاتی جدت کی بنیاد پر کامیابی کے ساتھ ایک پروٹو ٹائپ تیار کیا۔ روایتی ہم آہنگ ہوا کی پیمائش کے ریڈار کے مقابلے میں، نیا نظام 0-13km/s رفتار کی متحرک پتہ لگانے کی حد اور پتہ لگانے کی حساسیت میں 7-گنا بہتری کا احساس کرتا ہے۔ یہ نتیجہ 15 اگست 2024 کو ACS Photonics میں شائع ہوا۔
"دور دیکھنا، ٹھیک دیکھنا، تیزی سے پیمائش کرنا اور درست طریقے سے پیمائش کرنا" LIDAR کا مقصد ہے۔ سنگل فوٹوون LIDAR روایتی LIDAR کے مقابلے سنگل فوٹوون حساسیت کا پتہ لگاتا ہے، جس نے کارکردگی کو بہت بہتر کیا ہے۔ تاہم، کوانٹم ریڈار کا نظریہ زیادہ کوانٹم درستگی کی پیمائش کے اصولوں کو استعمال کرتے ہوئے اب بھی ترقی کے مرحلے میں ہے۔ 1987 میں دو فوٹون (HOM) مداخلت کی دریافت کے بعد سے، HOM مداخلت کوانٹم مظاہر کو کلاسیکی طبیعیات سے ممتاز کرنے میں ایک کلیدی بنیاد بن گئی ہے، جو کوانٹم ایکسپلوریشن کے ایک نئے دور کا آغاز ہے۔ وقت کی پیمائش اور کوانٹم اسٹیٹ تجزیہ، لیکن کوانٹم انفارمیشن پروسیسنگ میں مختلف ایپلی کیشنز کے لیے بھی مرکزی حیثیت رکھتا ہے۔ HOM مداخلت پر مبنی کوانٹم پریسجن پیمائش تھیوری اور ایپلی کیشن کی اختراع ایک موجودہ تحقیقی ہاٹ اسپاٹ بن گئی ہے۔
Xianghui Xue کا گروپ HOM مداخلت اور اعلیٰ ترتیب والے کوانٹم مٹانے کے لیے استعمال کرتا ہے تاکہ مختلف روشنی کے ذرائع سے آزاد فوٹونز کوانٹم مداخلت کے مظاہر کو ظاہر کیا جا سکے، اور اس نظریہ کی بنیاد پر upconversion detectors پر مبنی ایک دو فوٹوون انٹرفیومیٹرک وایمنڈلیی لیڈر سسٹم تیار کرتا ہے۔ یہ نقطہ نظر سنگل فوٹون کی حساسیت، اعلی کوانٹم کارکردگی، بڑے پتہ لگانے والی بینڈوتھ، اور کثیر طول موج کے اطلاق کی پیشکش کرتا ہے۔ کوانٹم ایریزر کو آپٹیکل کمپریسیو سیمپلنگ کے طریقہ کار کے ساتھ ملا کر استعمال کرتے ہوئے، یہ کوانٹم ریڈار سسٹم 17 گیگا ہرٹز (13 کلومیٹر فی سیکنڈ کے مساوی) کی بینڈوتھ پر میگاہرٹز کے نمونے لینے کی شرح کے ساتھ آپٹیکل سگنلز کو ریکارڈ کرنے کے قابل ہے، جو اعلی نمونے لینے کی شرح کا مسئلہ حل کرتا ہے۔ اور انتہائی تیز رفتار اہداف کے مسلسل پتہ لگانے میں کمزور سگنلز کی بڑی ڈیٹا سٹوریج کی گنجائش، اور دسیوں کلومیٹر/سیکنڈ تک انتہائی تیز رفتار مسلسل رفتار کا پتہ لگانے کا راستہ ہموار کرتی ہے۔
17GHz سے زیادہ کا پتہ لگانے والی بینڈوتھ، تعدد کا پتہ لگانے کی خرابی 60MHz سے کم یا اس کے برابر (طول موج میٹر کی خرابی 60MHz)
آؤٹ فیلڈ کے تجربے میں، کوانٹم انٹرفیس ریڈار سسٹم 16 کلومیٹر کے افقی فاصلے پر ہوا کے میدان کا پتہ لگانے کے لیے 70μJ توانائی کا استعمال کرتا ہے، جو R{{3} کی ونڈ فیلڈ کا پتہ لگانے کی مستقل مزاجی کے ساتھ پتہ لگانے کی حساسیت میں 7-گنا بہتری حاصل کرتا ہے۔ موجودہ LiDAR سسٹم کے مقابلے میں 997۔
70μJ توانائی کا استعمال کرتے ہوئے 16 کلومیٹر کے فاصلے پر ہوا کے میدان کا پتہ لگانا
اس ٹکنالوجی کا بنیادی مقصد دو فوٹوون مداخلت کے رجحان کو استعمال کرنا اور کوانٹم ایریزر کے ذریعے شور کو دبا کر سگنل ٹو شور کے تناسب کو بہتر بنانا ہے۔ دو فوٹون مداخلت ایک کوانٹم آپٹیکل رجحان ہے جس میں دو فوٹان ایک دوسرے کے ساتھ مداخلت کرتے ہیں اور باہمی ربط کا مشاہدہ کیا جاتا ہے یہاں تک کہ جب وہ ایک ہی وقت میں موجود نہ ہوں۔ دوسری طرف، کوانٹم ایریزر ایک کوانٹم مکینیکل عمل ہے جس کا استعمال اضافی فوٹونز کو جوڑ کر دو فوٹونز کے درمیان کوانٹم الجھنے کی حالت کو ختم کرنے یا بحال کرنے کے لیے کیا جا سکتا ہے۔
ٹیلی میٹری نے ثابت کیا ہے کہ تکنیک میں کمزور سگنل کی پیمائش کی بڑی صلاحیت ہے۔ آپٹیکل فریکوئنسیوں کا پتہ فریکوئنسی امتیازی ڈیوائس کے استعمال کے بغیر کیا جا سکتا ہے، ایک نیا پتہ لگانے کا طریقہ جو براہ راست اور مربوط پتہ لگانے کے فوائد کو یکجا کرتا ہے۔ ریڈار سسٹم کو فائبر آپٹیکل طور پر مربوط اور کمپیکٹ کیا گیا ہے، جس میں انتہائی تیز رفتار حرکت کرنے والے سخت اور نرم اہداف کی مسلسل ریموٹ سینسنگ پیمائش کے لیے ممکنہ مستقبل کی ایپلی کیشنز شامل ہیں۔
