На один фотон записали два бита данных, в перспективе — четыре

Исследователи из Рочестерского университета (штат Нью-Йорк) и их коллеги разработали метод, позволяющий с одним фотоном пересылать 2,05 бит, используя «скрученный» свет. Это достижение стало возможным благодаря кодированию информации в орбитальном угловом моменте (orbital angular momentum, OAM) фотонов. Оно позволяет удвоить пропускную способность по сравнению с современными системами, использующими поляризацию света, и может помочь увеличить эффективность квантовой криптографии.

В статье, которая вышла в New Journal of Physics, Мухаммед Мирхоссейни (Mohammad Mirhosseini) и его соавторы описали концептуальный эксперимент, продемонстрировавший, что использование OAM вместо поляризации для кодирования информации открывает возможности для многомерного квантового распределения ключей (QKD).

В частности, им удалось закодировать семимерный «алфавит» — семь букв или символов — используя как OAM фотонов, так и их угловую позицию (angular position, ANG). Эти два свойства фотонов формируют взаимно независимый базис, требуемый для QKD.

Созданная система оказалась способна генерировать и принимать информацию с частотой 4 кГц и точностью 93%. Перспективные планы ученых предусматривают реализацию защищенной связи в гигагерцевом диапазоне, более предпочтительном для телекоммуникационных приложений.

В более ранних экспериментах той же группы, в которых вместо одиночных фотонов использовался мощный лазерный луч, удавалось измерить до 25 мод OAM и ANG. Это соответствует 25 буквам «алфавита» вместо семи и свидетельствует о потенциальной способности системы, описанной в новой статье, передавать и измерять 4,17 бит на фотон, используя более сложное оборудование.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI