La tecnologia in fibra ottica è il Santo Graal dell'alta velocità, telecomunicazioni a lunga distanza. Ancora, con la continua crescita esponenziale del traffico internet, i ricercatori avvertono di una crisi di capacità.

In AVS Scienza Quantistica , i ricercatori del National Institute of Standards and Technology e dell'Università del Maryland mostrano come i ricevitori con potenziamento quantistico potrebbero svolgere un ruolo fondamentale nell'affrontare questa sfida.

Gli scienziati hanno sviluppato un metodo per migliorare i ricevitori in base alle proprietà della fisica quantistica per aumentare notevolmente le prestazioni della rete riducendo significativamente il bit rate di errore (EBR) e il consumo di energia.

La tecnologia in fibra ottica si basa sui ricevitori per rilevare i segnali ottici e convertirli in segnali elettrici. Il processo di rilevamento convenzionale, in gran parte a causa di fluttuazioni di luce casuali, produce "rumore di sparo, ' che riduce la capacità di rilevamento e aumenta l'EBR.

Per assecondare questo problema, i segnali devono essere continuamente amplificati man mano che la luce pulsante si indebolisce lungo il cavo ottico, ma c'è un limite al mantenimento di un'adeguata amplificazione quando i segnali diventano appena percettibili.

È stato dimostrato che i ricevitori potenziati quantisticamente che elaborano fino a due bit di informazioni classiche e possono superare il rumore dello sparo migliorano la precisione di rilevamento negli ambienti di laboratorio. In questi e altri ricevitori quantistici, viene utilizzato un raggio di riferimento separato con un feedback di rilevamento del singolo fotone in modo che l'impulso di riferimento annulli infine il segnale di ingresso per eliminare il rumore di sparo.

Il ricevitore potenziato dei ricercatori, però, può decodificare fino a quattro bit per impulso, perché fa un lavoro migliore nel distinguere tra diversi stati di input.

Per ottenere un rilevamento più efficiente, hanno sviluppato un metodo di modulazione e implementato un algoritmo di feedback che sfrutta i tempi esatti del rilevamento di un singolo fotone. Ancora, nessuna singola misura è perfetta, ma il nuovo sistema di comunicazione dal design olistico produce in media risultati sempre più accurati.

"Abbiamo studiato la teoria delle comunicazioni e le tecniche sperimentali dei ricevitori quantistici per elaborare un protocollo di telecomunicazione pratico che tragga il massimo vantaggio dalla misurazione quantistica, " ha detto l'autore Sergey Polyakov. "Con il nostro protocollo, perché vogliamo che il segnale in ingresso contenga il minor numero di fotoni possibile, massimizziamo la possibilità che l'impulso di riferimento si aggiorni allo stato corretto dopo il primo rilevamento del fotone, quindi alla fine della misurazione, l'EBR è ridotto al minimo."