Установлен рекорд сверхплотного кодирования

Исследователями Университета Иллинойса (University of Illinois) под руководством проф. Поля Квята (Paul Kwiat) установлен новый рекорд плотного кодирования используя двоичные свойства света.

В классическом фотонном кодировании один фотон может передавать одно из двух значений, т.е. один бит информации. При плотном кодировании с помощью процесса «квантовой запутанности» (quantum entanglement) свойства двух фотонов связываются, что позволяет каждому из них (теоретически) нести до четырех сообщений, т.е. два бита информации. Однако стандартный протокол запутанности, использующий линейные элементы, ограничивает возможности коммуникации 1,58 битами/фотон.

При кодировании с применением только бинарных свойств фотона проф. Квят в сотрудничестве с аспирантом Х. Баррейро (Julio Barreiro) и докт. наук Цзу-Чи Вэем (Tzu-Chieh Wei) получил плотность 1,18 бит/фотон. А при использовании так называемой «гиперзапутанности» квантовых состояний ученым удалось достичь показателя 1,63 бита/фотон.

Предложенное ими суперплотное кодирование использует квантово-механические свойства пары, применяя технику гиперзапутанности не только по спину, но и по орбитальному угловому моменту фотонов. Для создания эффекта двойной параметрической гиперзапутанности на паре нелинейных кристаллов производится спонтанное параметрическое преобразование в понижением частоты. Затем данные передаются с одного фотона на другой посредством специальных методов изменения поляризации.

По мнению ученых, в перспективе техника «гиперзапутанности» может быть распространена и на другие степени свободы фотонов и, в сочетании с линейной оптикой, даст возможность получить плотность фотонного кодирования на уровне 2,81 бита/фотон, что повысит скорость передачи данных более чем в 3,5 раза.