Фотон способен вмещать больше одного бита информации

Системы коммуникаций на большие расстояния в космосе могут быть усовершенствованы, благодаря совместной разработке Национального института стандартов и технологий (NIST) и Лаборатории реактивного движения (JPL): высокочувствительному массиву фотосенсоров, способному извлекать больше, чем обычно информации из одиночного фотона.

Описанный в статье журнала Applied Physics Letters чип NIST/JPL не только идентифицирует положение в двумерном массиве датчика, поглощающего фотон, но также записывает временную характеристику принимаемого сигнала.

Таким образом, в лазерных системах связи пространственная позиция передаваемого фотона может варьироваться, позволяя кодировать в нем два бита вместо обычного одного. Дополнительные биты информации могут извлекаться также из времени прибытия фотона.

Чип состоит из четырех фотонных детекторов, которые расположены в местах пересечения четырех сверхпроводящих нанопроводов, охлаждаемых примерно до — 270°С. В своем современном виде он позволяет регистрировать десятки миллионов фотонов в секунду. Авторы также работают над системой с массивом из 64 датчиков, производительность которой, по их ожиданиям, будет близка к миллиарду фотонов в секунду при минимальном числе ложных срабатываний.

Представленное устройство стало возможным благодаря открытию в NIST в 2011 г. нового материала, силицида вольфрама, благодаря которому эффективность детектирования (способность генерировать электрический сигнал для каждого поступающего фотона) превысила 90%.

Совместный проект NIST и JPL осуществляется при поддержке оборонного агентства DARPA, его наработки применялись в проведенной недавно NASA демонстрации двусторонней лазерной связи c космическим аппаратом на окололунной орбите (Lunar Laser Communication Demonstration, LLCD).

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI