Современные устройства, принимающие сигналы, передаваемые по оптоволоконным кабелям, способны различать фазу приходящей волны. Чем лучше фазовое разрешение такого приемника, чем больше фазовых углов он может детектировать (например, 0, 90, 180 и 270°), тем больше информации может быть упаковано в сигнал – тем выше пропускная способность коммуникаций.

Однако эти фазовые состояния несколько перекрываются и всегда сохраняется вероятность ошибочной их интерпретации. Чтобы минимизировать такие ошибки инженеры используют два подхода: увеличивают мощность оптического сигнала, что повышает затратность этого способа связи, и совершенствуют приемники, улучшая их способность различать фазовые состояния. Более перспективный второй путь, к сожалению, уже несколько десятилетий упирается в так называемый «стандартный квантовый барьер», за который принята максимальная производительность идеального приемника.

Согласно последней информации из Национального института стандартов и технологий (NIST) и Объединенного квантового института (JQI) университета штата Мэриленд, учеными найден способ преодолеть квантовый барьер, получив более чистые сигналы.

Созданный ими из широкодоступных компонентов приемник реализует адаптивный поэтапный подход к измерениям поступающих оптических сигналов. Он сначала выполняет частичное измерение входного фазового состояния, а затем использует полученную на первом этапе информацию, перенастраивая себя для следующего замера. Частичные измерения по отдельности не являются идеальными, однако их совместное адаптивное использование дает значительно лучший результат.

В эксперименте, описанном в статье для январского выпуска Nature Photonics, применение всего нескольких адаптивных измерений позволило получить процент ошибок в четыре раза меньше стандартного квантового предела.

Авторы изобретения рассчитывают, что помимо роста быстродействия оптических коммуникаций, предложенная ими методика улучшения фазовых измерений будет способствовать появлению новых технологий, использующих квантовые эффекты, а также более совершенных систем квантового шифрования.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365