Dentro brevemente
- Uma equipe de pesquisa desenvolveu um protótipo lidar quântico com detecção de vento baseado em interferência quântica de conversão ascendente, publicando a pesquisa na ACS Photonics.
- O sistema lidar quântico, que usa interferência HOM e eliminação quântica, apresenta sensibilidade de fóton único, eficiência quântica e desempenho de vários comprimentos de onda.
- Em testes de campo, o sistema detectou campos de vento a uma distância de 16 km com sensibilidade 7x maior do que um lidar convencional, atingindo uma consistência de R² = 0,997 e registrando sinais ópticos em uma largura de banda de 17 GHz com taxas de amostragem de MHz.
COMUNICADO DE IMPRENSA — A equipe de pesquisa liderada pelo Prof. XUE Xianghui, da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC) da Academia Chinesa de Ciências (CAS), propôs a teoria do sensor lidar com base na interferência quântica de conversão ascendente e fez um protótipo com sucesso. Seu trabalho foi publicado em Fotônica ACS.
O principal objetivo da tecnologia lidar é “ver mais e melhores detalhes, para medir com mais rapidez e precisão”. O lidar de fóton único oferece uma melhoria significativa em relação ao lidar convencional, alcançando a detecção de fóton único. Os pesquisadores têm explorado maneiras de aplicar princípios precisos de medição quântica ao lidar quântico. Desde a sua descoberta em 1987, a interferência Hong-Ou-Mandel (HOM) (também chamada de interferência de dois fótons) tem desempenhado um papel importante na medição precisa do tempo, na análise do estado quântico e no processamento de informações quânticas. O uso da interferência HOM no lidar quântico tornou-se um importante tópico de pesquisa.
A equipe de pesquisa propôs a teoria do uso de interferência HOM e emaranhamento quântico de alta ordem para demonstrar os fenômenos de interferência quântica com fótons independentes de diferentes fontes de luz. A interferência HOM é um fenômeno óptico quântico em que ocorre interferência entre dois fótons, mesmo que não estejam juntos, apresentando correlação. O apagamento quântico é um processo da mecânica quântica que pode remover ou restaurar um emaranhado quântico entre dois fótons, manipulando fótons adicionais. Com base nessa ideia, a equipe desenvolveu um sistema de obturador atmosférico com interferômetro de dois fótons usando um detector de conversão ascendente. Este sistema combina sensibilidade de fóton único, eficiência quântica, ampla largura de banda de detecção e operação em vários comprimentos de onda.
Os resultados mostraram que este sistema lidar quântico pode registrar sinais visíveis em uma largura de banda de mais de 17 GHz (correspondente a 13 km/s) com uma taxa de amostragem de MHz, resolvendo a alta taxa de amostragem e os grandes desafios de armazenamento de dados para sinais fracos. em detecção contínua. para os fins mais imediatos. Além disso, em testes de campo, o sistema lidar de interferência quântica alcançou a detecção do campo aéreo a uma distância horizontal de 16 km com uma energia de 70 µJ, melhorando a sensibilidade de detecção 7 vezes em comparação com os sistemas lidar existentes, com uma consistência de detecção de campo aéreo de R² = 0,997.
A conquista da detecção de vento de longo alcance demonstra o grande potencial desta nova tecnologia lidar de interferência quântica na medição de sinais fracos. Ele pode medir frequências de luz sem usar um dispositivo de discriminação de frequência, combinando as vantagens da detecção direta e paralela. O sistema lidar quântico já alcançou integração e compactação de fibra, o que se mostra promissor para aplicações futuras em sensoriamento remoto contínuo de alvos móveis de ultra-alta velocidade.
Os revisores elogiaram o trabalho, descrevendo-o como “um grande avanço no campo da tecnologia lidar baseada no espaço” e afirmando que “a eficiência deste método é uma ordem de magnitude superior à dos métodos de detecção convencionais”.
