Glasvezeltechnologie is de heilige graal van snelle, lange afstand telecommunicatie. Nog altijd, met de aanhoudende exponentiële groei van internetverkeer, onderzoekers waarschuwen voor een capaciteitscrisis.

In AVS Kwantumwetenschap , onderzoekers van het National Institute of Standards and Technology en de University of Maryland laten zien hoe kwantumversterkte ontvangers een cruciale rol kunnen spelen bij het aanpakken van deze uitdaging.

De wetenschappers ontwikkelden een methode om ontvangers te verbeteren op basis van kwantumfysica-eigenschappen om de netwerkprestaties drastisch te verbeteren en tegelijkertijd de error bit rate (EBR) en het energieverbruik aanzienlijk te verminderen.

Glasvezeltechnologie vertrouwt op ontvangers om optische signalen te detecteren en om te zetten in elektrische signalen. Het conventionele detectieproces, grotendeels als gevolg van willekeurige lichtschommelingen, produceert 'schotgeluid, ' wat het detectievermogen vermindert en de EBR verhoogt.

Om aan dit probleem tegemoet te komen, signalen moeten continu worden versterkt naarmate pulserend licht zwakker wordt langs de optische kabel, maar er is een grens aan het handhaven van adequate versterking wanneer signalen nauwelijks waarneembaar worden.

Er is aangetoond dat Quantum-enhanced ontvangers die tot twee bits klassieke informatie verwerken en de schotruis kunnen overwinnen, de detectienauwkeurigheid in laboratoriumomgevingen verbeteren. In deze en andere kwantumontvangers, er wordt een aparte referentiebundel met een enkele fotondetectiefeedback gebruikt, zodat de referentiepuls uiteindelijk het ingangssignaal opheft om de schotruis te elimineren.

De verbeterde ontvanger van de onderzoekers, echter, kan maar liefst vier bits per puls decoderen, omdat het beter onderscheid kan maken tussen verschillende invoerstatussen.

Om een ​​efficiëntere detectie te bereiken, ze ontwikkelden een modulatiemethode en implementeerden een feedbackalgoritme dat profiteert van de exacte tijden van detectie van enkelvoudige fotonen. Nog altijd, geen enkele meting is perfect, maar het nieuwe holistisch ontworpen communicatiesysteem levert gemiddeld steeds nauwkeuriger resultaten op.

"We hebben de communicatietheorie en de experimentele technieken van kwantumontvangers bestudeerd om tot een praktisch telecommunicatieprotocol te komen dat maximaal voordeel haalt uit de kwantummeting, " zei auteur Sergey Polyakov. "Met ons protocol, omdat we willen dat het ingangssignaal zo min mogelijk fotonen bevat, we maximaliseren de kans dat de referentiepuls na de allereerste fotondetectie in de juiste toestand komt, dus aan het einde van de meting, de EBR wordt geminimaliseerd."