Квантовое устройство улучшило оптоволоконную связь

Ученые уже давно предупреждают о кризисе пропускной способности стандартной оптоволоконной технологии. Физики предложили улучшить характеристики таких телекоммуникационных систем при помощи квантовых приемников.
Квантовое устройство улучшило оптоволоконную связь
Ivan Burenkov

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.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

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.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

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.