الكشف المتجانس

📅 آخر تحديث: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 5 صور
الموسوعة الحرة
الكشف البصري المتجانس

الكشف المتجانس هو طريقة لاستخلاص المعلومات المشفرة على شكل تعديل في طور و/أو تردد إشارة متذبذبة، وذلك بمقارنة تلك الإشارة بتذبذب قياسي يكون مطابقًا للإشارة لو لم يحمل أي معلومات. يشير مصطلح "متجانس" إلى تردد واحد، على عكس الترددين المستخدمين في الكشف غير المتجانس .

بصريات

في قياس التداخل البصري ، يشير مصطلح "التداخل المتجانس" إلى أن الإشعاع المرجعي (أي المذبذب المحلي ) مُستمد من نفس مصدر الإشارة قبل عملية التضمين . على سبيل المثال، في قياس تشتت الليزر ، يُقسّم شعاع الليزر إلى جزأين: أحدهما المذبذب المحلي، والآخر يُرسل إلى النظام المراد فحصه. ثم يُخلط الضوء المتشتت مع المذبذب المحلي على الكاشف. يتميز هذا الترتيب بعدم تأثره بتقلبات تردد الليزر. عادةً ما يكون الشعاع المتشتت ضعيفًا، وفي هذه الحالة، يُعدّ المكون (شبه) الثابت لمخرج الكاشف مقياسًا جيدًا لشدة المذبذب المحلي اللحظية، وبالتالي يمكن استخدامه للتعويض عن أي تقلبات في شدة الليزر . [ 1 ] [ 2 ]

غالباً ما يتم تحويل إشارة التيار المتولدة من الكاشف الضوئي إلى جهد باستخدام مضخم مقاومة التحويل .

البصريات الكمومية

في البصريات الكمومية، يشير الكشف المتجانس إلى قياس مربعات مجال شعاع الإشارة عن طريق التداخل مع شعاع مرجعي قوي. ويتحقق ذلك بمحاذاة كلا الشعاعين على مقسم شعاع وقياس فرق عدد الفوتونات في منفذي الإخراج الخاصين به.ϕ{\displaystyle \phi }يمثل فرق الطور بين الشعاعين، وهذا ينفذ قياسًا للمتغير القابل للملاحظة التالي:

أ(ϕ)=كوس⁡(ϕ)X^+الخطيئة⁡(ϕ)P^{\displaystyle \mathbf {A} (\phi )=\cos(\phi ){\hat {\mathbf {X} }}+\sin(\phi ){\hat {\mathbf {P} }}}

أينX^،P^{\displaystyle {\hat {\mathbf {X} }},{\hat {\mathbf {P} }}}تمثل الكميات القابلة للرصد المتوافقة في الطور والمتعامدة الأجزاء الحقيقية والخيالية من السعة المركبة للحالة .ϕ∈[0،π){\displaystyle \phi \in [0,\pi )}تشكل هذه المؤثرات مجموعة كاملة من الناحية التصويرية ويمكن استخدامها في التصوير المقطعي للحالة الكمومية . [ 3 ]

تقنية الراديو

في تكنولوجيا الراديو ، لا يكمن الفرق في مصدر المذبذب المحلي، بل في التردد المستخدم. ففي الكشف غير المتجانس، يكون تردد المذبذب المحلي مختلفًا عن تردد الإشعاع المراد الكشف عنه، بينما في الكشف المتجانس يكون تردده مطابقًا لتردد الإشعاع المراد الكشف عنه. انظر جهاز الاستقبال ذي التحويل المباشر .

التطبيقات

تُعدّ مكبرات الإشارة المتزامنة كاشفات متجانسة مدمجة في أجهزة القياس أو تُباع كأجهزة مخبرية مستقلة، وتتميز بحساسية عالية في الكشف عن الإشارات الضعيفة أو المشوشة وترشيحها بدقة فائقة. وقد ظلّ الكشف المتجانس/المتزامن أحد أكثر أساليب معالجة الإشارات شيوعًا في العديد من التخصصات التجريبية لعقود.

تُستخدم تقنيات التماثل والتباين بشكل شائع في تقنيات الانعكاس الحراري .

في معالجة الإشارات في بعض تطبيقات التصوير بالرنين المغناطيسي ، قد يوفر الكشف المتجانس مزايا على الكشف عن السعة. إذ يمكن لتقنية الكشف المتجانس كبح الضوضاء الزائدة ومكونات التربيع غير المرغوب فيها (خارج الطور بمقدار 90 درجة)، وتوفير وصول مستقر إلى المعلومات التي قد تكون مشفرة في طور أو قطبية الصور. [ 4 ]

كان الكشف المتجانس أحد التقنيات الرئيسية في إثبات التشابك الكمومي . [ 5 ] وقد أدى ذلك إلى إمكانية توفير مستشعر كمومي يعمل في درجة حرارة الغرفة مع معلومات كمومية متغيرة باستمرار . [ 6 ] ومع ذلك، تشمل التحديات تقليل الضوضاء، وزيادة عرض النطاق الترددي، وتحسين تكامل المكونات الإلكترونية والضوئية. [ 7 ] وقد تم التغلب على هذه التحديات مؤخرًا لإثبات وجود مستشعر كمومي يعمل في درجة حرارة الغرفة ومقترن بالفضاء الحر، مع تكامل واسع النطاق للإلكترونيات والضوئيات. [ 6 ]

يمكن أن يعتمد نظام الاتصالات الآمنة المشفرة على توزيع المفاتيح الكمومية (QKD). ومن بين مخططات الاستقبال الفعالة لتطبيق QKD، الكشف المتجانس المتوازن (BHD) باستخدام ثنائي PIN (موجب-داخلي- سالب ) . [ 2 ]

عند تطبيق الكشف المتجانس على معالجة الإشارة المنعكسة في الاستشعار عن بُعد للتضاريس ، يفتقر هذا النوع من الكشف إلى قدرة الكشف غير المتجانس على تحديد حجم الانقطاع الثابت في الارتفاع بين موقعين. (إذا كان هناك مسار بين الموقعين بارتفاع متغير بسلاسة، فقد يتمكن الكشف المتجانس من حيث المبدأ من تتبع طور الإشارة على طول المسار إذا كانت كثافة أخذ العينات كافية). يُعد الكشف المتجانس أكثر ملاءمةً لاستشعار السرعة .

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ تشابمان، مارك (2002). "التداخل المتغاير والمتجانس" . رينيشو بي إل سي (المملكة المتحدة). مؤرشف من الأصل في 26 يوليو 2017. تم الاسترجاع في 14 فبراير 2017 .
  2. 1 2 شو، تشينغ (2009). الكشف البصري المتجانس وتطبيقاته في التشفير الكمي (ملف PDF) (أطروحة). باريس: تيليكوم باريس تك . تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 فبراير 2017 .
  3. ↑ ديورديفيتش، إيفان ب. (2023). الاتصالات الكمومية، والشبكات الكمومية، والاستشعار الكمومي . دار النشر الأكاديمية. الصفحات 157-214 . ISBN  9780128229422تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 مايو 2026 .
  4. ↑ نول، دي سي؛ نيشيمورا، دي جي؛ ماكوفسكي، أ. (1991). "الكشف عن التداخل المتجانس في التصوير بالرنين المغناطيسي". معاملات IEEE في التصوير الطبي . 10 (2): 154-163 . doi : 10.1109/42.79473 . ISSN 0278-0062 . PMID 18222812 .  
  5. ^ ماريا فوا. شونتارو تاكيدا؛ مارسين زويرز؛ هوارد م. وايزمان؛ أكيرا فوروساوا (24 مارس 2015). “دليل تجريبي على انهيار الدالة الموجية غير المحلية لجسيم واحد باستخدام قياسات متجانسة”. اتصالات الطبيعة . 6 (6665): 6665. أرخايف : 1412.7790 . بيب كود : 2015NatCo...6E6665F . دوى : 10.1038/ncomms7665 . بميد 25801071 . 
  6. 1 2 غورسيس، فولكان؛ ديفيس، سامانثا آي؛ سنكلير، نيل؛ سبيروبولو، ماريا؛ حاج ميري، علي (13 يونيو 2024). "منصة معلومات كمومية في الفضاء الحر على شريحة". arXiv : 2406.09158 [ quant-ph ].
  7. ↑ جويل ف. تاسكر؛ جوناثان فريزر؛ جياكومو فيرانتي؛ جوناثان سي إف ماثيوز (17 مايو 2024). "كاشف ضوئي كمي باستخدام دائرة متكاملة إلكترونية ضوئية ثنائية CMOS" . مجلة ساينس أدفانسز . 10 (20) eadk6890. arXiv : 2305.08990 . Bibcode : 2024SciA...10K6890T . doi : 10.1126/sciadv.adk6890 . PMC 11100555. PMID 38758789 .  
  • سو، شي-لي؛ وانغ، يوان؛ غو، تشي؛ وانغ، هونغ-فو؛ تشانغ، شو (2012). "توليد حالة عنقودية متشابكة استقطابيًا لأربعة فوتونات باستخدام قياس التداخل المتجانس عبر اللاخطية المتقاطعة لكير". الفيزياء الصينية ب . 21 (4) 044205. رمز Bibcode : 2012ChPhB..21d4205S . doi : 10.1088/1674-1056/21/4/044205 . ISSN 1674-1056 .