Fremme af fiberoptisk kommunikation med avanceret kvanteforbedret modtager

Fiberoptisk teknologi er højhastighedens hellige gral, langdistancetelekommunikation. Stadig, med den fortsatte eksponentielle vækst i internettrafikken, forskere advarer om en kapacitetsnedbrud.

I AVS Quantum Science , forskere fra National Institute of Standards and Technology og University of Maryland viser, hvordan kvanteforbedrede modtagere kunne spille en kritisk rolle i håndteringen af ​​denne udfordring.

Forskerne udviklede en metode til at forbedre modtagere baseret på kvantefysiske egenskaber for dramatisk at øge netværksydelsen og samtidig reducere fejlbithastigheden (EBR) og energiforbruget markant.

Fiberoptisk teknologi er afhængig af modtagere til at registrere optiske signaler og konvertere dem til elektriske signaler. Den konventionelle detektionsproces, stort set som følge af tilfældige lysudsving, producerer 'skudstøj, 'hvilket reducerer detektionsevnen og øger EBR.

For at imødekomme dette problem, signaler skal konstant forstærkes, da pulserende lys bliver svagere langs det optiske kabel, men der er en grænse for at opretholde tilstrækkelig forstærkning, når signaler næsten ikke kan mærkes.

Kvanteforbedrede modtagere, der behandler op til to bits klassisk information og kan overvinde skudstøjen, har vist sig at forbedre detekteringsnøjagtigheden i laboratoriemiljøer. I disse og andre kvantemodtagere, en separat referencestråle med en enkelt-foton detekteringsfeedback bruges, så referenceimpulsen til sidst afbryder indgangssignalet for at eliminere skudstøjen.

Forskernes forbedrede modtager, imidlertid, kan afkode så mange som fire bits pr. puls, fordi det gør et bedre stykke arbejde med at skelne mellem forskellige inputtilstande.

For at opnå mere effektiv detektion, de udviklede en moduleringsmetode og implementerede en feedbackalgoritme, der drager fordel af de nøjagtige tidspunkter for detektion af enkelt foton. Stadig, ingen enkelt måling er perfekt, men det nye holistisk designet kommunikationssystem giver i stigende grad mere præcise resultater.

"Vi studerede teorien om kommunikation og kvantemodtagernes eksperimentelle teknikker for at komme med en praktisk telekommunikationsprotokol, der maksimalt udnytter kvantemåling, "sagde forfatteren Sergey Polyakov." Med vores protokol, fordi vi ønsker, at indgangssignalet skal indeholde så få fotoner som muligt, vi maksimerer chancen for, at referenceimpulsen opdateres til den rigtige tilstand efter den allerførste fotondetektering, så i slutningen af ​​målingen, EBR minimeres. "