Квантовое устройство улучшило оптоволоконную связь
В скором времени оптоволоконные сети могут подойти к пределу своей пропускной способности. Чтобы скорость нашего интернета и дальше продолжала расти, исследователи предложили использовать квантовые приемники
В волоконно-оптических сетях приемники «ловят» оптические сигналы и преобразуют их в электрические. В результате обычного процесса приема сигнала могут возникнуть ошибки из-за случайных световых флуктуаций, которые снижают пропускную способность и увеличивают коэффициент битовых ошибок (error bit rate/EBR) — показатель, отражающий количество неправильно переданных сигналов.
Чтобы справиться с этой проблемой, сигналы должны постоянно усиливаться по мере того, как пульсирующий свет становится слабее при движении по оптическому волокну. Однако существует предел поддержания достаточного усиления, из-за чего на определенном расстоянии от генератора импульсов сигналы становятся еле заметны.
Авторы новой работы продемонстрировали, что квантово-усиленные приемники, которые обрабатывают до двух битов классической информации одновременно и могут справляться с шумом световых флуктуаций, повышают точность приема сигналов в лабораторных моделях оптоволоконных систем. В этих и других квантовых приемниках используется отдельный опорный пучок с однофотонной обратной связью. Благодаря этому опорный импульс в конечном итоге помогает восстановить изначальный вид сигнала, не учитывая помехи от случайных флуктуаций.
Усовершенствованный приемник исследователей может декодировать до четырех битов за один импульс, поскольку он лучше различает различные входные состояния. Для более эффективного обнаружения физики разработали специальный метод модуляции сигналов и алгоритм обратной связи, который способен просчитать точное время обнаружения одного фотона. Несмотря на то, что ни одно измерение не является совершенным, новая оптоволоконная система дает в среднем более точные результаты, чем современные устройства связи.
Исследование опубликовано в журнале AVS Quantum Science.
